单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第五章 机械能,人教版物理,基础温故知新,考点各个击破,随堂达标演练,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第五章 机械能,人教版物理,基础温故知新,考点各个击破,随堂达标演练,第六讲实验：验证机械能守恒定律,第六讲实验：验证机械能守恒定律,1,理解实验原理，熟练实验步骤,2,知道实验的注意事项,3,会通过纸带的打点来处理实验数据,1理解实验原理，熟练实验步骤,一、实验原理,1,在只有,做功的自由落体运动中，物体的重力势能和动能相互转化，但总的,保持不变若物体某时刻的瞬时速度为,v,，下落高度为,h,，则重力势能的减少量为,，动能的增加量为,，看它们在实验,允许的范围内是否相等，若相等则验证了机械能守恒定律,重力,机械能,mgh,误差,一、实验原理重力机械能mgh误差,高考物理总复习-第5章-6讲-实验-验证机械能守恒定律课件-新人教版,二、实验器材,铁架台,(,含铁夹,),、,、学生电源、纸带、复写纸、导线、,、天平,(,也可不选,),、重物,电磁打点计时器,刻度尺,电磁打点计时器刻度尺,一、实验步骤及数据处理,1,实验步骤,(1),测质量：用天平测出重物的质量,m,(,也可不测,),(2),安装置：按图将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上，接好电路,一、实验步骤及数据处理,(3),打纸带：将纸带的一端用夹子固定在重物上，另一端穿过打点计时器的限位孔用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方先接通电源，后松开纸带，让重物带着纸带自由下落,更换纸带重复做,3,5,次实验,高考物理总复习-第5章-6讲-实验-验证机械能守恒定律课件-新人教版,高考物理总复习-第5章-6讲-实验-验证机械能守恒定律课件-新人教版,高考物理总复习-第5章-6讲-实验-验证机械能守恒定律课件-新人教版,高考物理总复习-第5章-6讲-实验-验证机械能守恒定律课件-新人教版,高考物理总复习-第5章-6讲-实验-验证机械能守恒定律课件-新人教版,某实验小组利用如图甲所示的实验装置来验证机械能守恒定律,(1),下面列举了该实验的几个操作步骤：,a,按照图示的装置安装器材,b,将打点计时器接到电源的,“,直流输出,”,上,c,用天平测出重锤的质量,d,释放悬挂连有重锤的纸带，同时接通电源开关打出一条纸带,e,测量纸带上某些点间的距离,f,根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能,某实验小组利用如图甲所示的实验装置来验证机械能守恒定律,其中没有必要进行的或者操作不当的步骤是,(,填编号,),_.,其中没有必要进行的或者操作不当的步骤是(填编号),(2),实验小组利用选出的一条清晰纸带，如图乙所示，打点计时器接在频率为,f,的交流电源上，从,A,点开始，每两个点取一个计数点，得到连续,5,个计数点,A,、,B,、,C,、,D,、,E,，测出起始点,O,到,A,点的距离为,s,0,，,O,、,C,两点间的距离为,s,1,，,O,、,E,两点间的距离为,s,2,，重锤的质量为,m,，已知当地的重力加速度为,g,，则重锤下落的加速度表达式为,_,；从打下起始点,O,到打下,C,点的过程中，重锤动能的增加量,E,k,_.,(2)实验小组利用选出的一条清晰纸带，如图乙所示，打点计时器,高考物理总复习-第5章-6讲-实验-验证机械能守恒定律课件-新人教版,高考物理总复习-第5章-6讲-实验-验证机械能守恒定律课件-新人教版,【,方法归纳,】,解决此类实验，首先应弄清实验原理，然后再根据具体问题全面分析只有从原理入手才有解决问题的依据，绝不能死记实验步骤,高考物理总复习-第5章-6讲-实验-验证机械能守恒定律课件-新人教版,二、误差分析及注意事项,1,误差分析,(1),本实验中因重物和纸带在下落过程中要克服各种阻力,(,空气阻力、打点计时器阻力,),做功，故动能的增加量,E,k,稍小于重力势能的减少量,E,p,，即,E,k,E,p,，这属于系统误差改进的办法是调整器材的安装，尽可能地减小阻力,(2),本实验的另一个误差来源于长度的测量，属偶然误差减小误差的办法是测下落距离时都从,0,点量起，一次将各打点对应的下落高度测量完或者多次测量取平均值来减小误差,二、误差分析及注意事项,2,注意事项,(1),打点计时器要稳定地固定在铁架台上，打点计时器平面与纸带限位孔调整在竖直方向，以减小摩擦阻力,(2),应选用质量和密度较大的重物，增大重力可使阻力的影响相对减小，增大密度可以减小体积，可使空气阻力减小,(3),实验中，需保持提纸带的手不动，且保证纸带竖直，待接通电源，打点计时器工作稳定后，再松开纸带,(4),测下落高度时，要从第一个打点测起，并且各点对应的下落高度要一次测量完,2注意事项,高考物理总复习-第5章-6讲-实验-验证机械能守恒定律课件-新人教版,在用落体法验证机械能守恒定律时，某同学按照正确的操作选取的纸带如图所示，其中,O,是起始点，,A,、,B,、,C,是打点计时器,(,所用电源频率为,50 Hz),连续打下的,3,个点该同学用毫米刻度尺测量,O,到,A,、,B,、,C,各点的距离，并记录在图中,(,单位：,cm),在用落体法验证机械能守恒定律时，某同学按照正确的操作选取,(1),甲同学用重锤在,OB,段的运动来验证机械能守恒，已知当地的重力加速度,g,9.80 m/s,2,，他用,AC,段的平均速度作为跟,B,点对应的重锤的瞬时速度，则该段重锤重力势能的减少量为,_,，动能的增加量为,_(,均保留,3,位有效数字，重锤质量用,m,表示,),在误差允许的范围内可得出的结论是：,_ _.,(1)甲同学用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒，已知当地的,(2),乙同学根据同一条纸带，同一组数据，也用重锤在,OB,段的运动来验证机械能守恒，他将打点计时器打下的第一个点,O,记为第,1,个点，图中的,B,是打点计时器打下的第,9,个点因此他用,v,B,gt,计算跟,B,点对应的重锤的瞬时速度，得到动能的增加量为,_,，这样验证时总是重力势能的减少量,_(,填,“,大于,”,、,“,小于,”,或,“,等于,”,),动能的增加量，原因是：,_.,(2)乙同学根据同一条纸带，同一组数据，也用重锤在OB段的,高考物理总复习-第5章-6讲-实验-验证机械能守恒定律课件-新人教版,高考物理总复习-第5章-6讲-实验-验证机械能守恒定律课件-新人教版,答案：,(1)1.22,m,；,1.20,m,；重锤的机械能守恒,(2)1.23,m,；小于；式中用,g,9.80 m/s,2,计算，而实际上重锤下落的加速度小于这个值,高考物理总复习-第5章-6讲-实验-验证机械能守恒定律课件-新人教版,高考物理总复习-第5章-6讲-实验-验证机械能守恒定律课件-新人教版,高考物理总复习-第5章-6讲-实验-验证机械能守恒定律课件-新人教版,高考物理总复习-第5章-6讲-实验-验证机械能守恒定律课件-新人教版,高考物理总复习-第5章-6讲-实验-验证机械能守恒定律课件-新人教版,答案：,(1),打第一个点时重物的初速度为零,(2)0.59 m/s,0.17 J,0.17 J,机械能守恒,(3)C,答案：(1)打第一个点时重物的初速度为零,某同学利用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律，弧形轨道末端水平，离地面的高度为,H,.,将钢球从轨道的不同高度,h,处静止释放，钢球的落点距轨道末端的水平距离为,s,.,某同学利用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律，弧形,(1),若轨道完全光滑，,s,2,与,h,的理论关系应满足,s,2,_(,用,H,、,h,表示,),(2),该同学经实验测量得到一组数据，如下表所示：,h,/(10,1,m),2.00,3.00,4.00,5.00,6.00,s,2,/(10,1,m,2,),2.62,3.89,5.20,6.53,7.78,(1)若轨道完全光滑，s2与h的理论关系应满足s2_,请在图中的坐标纸上作出,s,2,h,关系图,请在图中的坐标纸上作出s2h关系图,(3),对比实验结果与理论计算得到的,s,2,h,关系图线,(,图中已画出,),，自同一高度静止释放的钢球，水平抛出的速率,_(,填,“,小于,”,或,“,大于,”,),理论值,(4),从,s,2,h,关系图线中分析得出钢球水平抛出的速率差十分显著，你认为造成上述偏差的可能原因是,_ _,(3)对比实验结果与理论计算得到的s2h关系图线(图中已画,高考物理总复习-第5章-6讲-实验-验证机械能守恒定律课件-新人教版,高考物理总复习-第5章-6讲-实验-验证机械能守恒定律课件-新人教版,(4),由于客观上，轨道与小球间存在摩擦，机械能减小，因此会导致实际值比理论值小小球的转动也需要能量维持，而机械能守恒中没有考虑重力势能转化成动能的这一部分，也会导致实际速率明显小于,“,理论,”,速率,(,这一点，可能不少同学会考虑不到,),答案：,(1)4,Hh,(2),见解析图,(3),小于,(4),摩擦，转动,(,回答任一即可,),(4)由于客观上，轨道与小球间存在摩擦，机械能减小，因此会导,