《高中物理 第7章 第9節(jié)實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律課件 新人教版必修2》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理 第7章 第9節(jié)實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律課件 新人教版必修2（50頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、成才之路成才之路 物理物理路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索人教版人教版 必修必修2 萬有引力與航天萬有引力與航天第七章第七章1.1.1集合的概念第九節(jié)實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律第九節(jié)實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 第七章第七章1.1.1集合的概念學(xué)習(xí)目標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo)定位1課堂情景切入課堂情景切入2知識(shí)自主梳理知識(shí)自主梳理3重點(diǎn)難點(diǎn)突破重點(diǎn)難點(diǎn)突破4考點(diǎn)題型設(shè)計(jì)考點(diǎn)題型設(shè)計(jì)5課后強(qiáng)化作業(yè)課后強(qiáng)化作業(yè)7學(xué)習(xí)目標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo)定位*理解實(shí)驗(yàn)原理，實(shí)驗(yàn)思路和方法理解實(shí)驗(yàn)原理，實(shí)驗(yàn)思路和方法*驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律課堂情景切入課堂情景切入你體驗(yàn)過公園里的翻滾過山車嗎？過山車

2、，呼嘯著、奔馳著，緊張、驚險(xiǎn)、刺激。其勢(shì)能與動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化，而總的機(jī)械能保持不變(忽略阻力)。你想過嗎，我們?cè)鯓油ㄟ^實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。知識(shí)自主梳理知識(shí)自主梳理 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?在只有_作用的自由落體運(yùn)動(dòng)中，物體的重力勢(shì)能和動(dòng)能可以互相轉(zhuǎn)化，但總機(jī)械能_。實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 重力重力守恒守恒mgh 鐵架臺(tái)(帶鐵夾)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，重錘(帶紙帶夾子)，紙帶數(shù)條，復(fù)寫紙片，導(dǎo)線，毫米刻度尺。除了上述器材外，還必須有_(交流46V)。注意：重錘應(yīng)選體積_、質(zhì)量_者，以減少空氣阻力的影響。又因無需測(cè)其質(zhì)量，所以本實(shí)驗(yàn)不用_。實(shí)驗(yàn)器材實(shí)驗(yàn)器材 學(xué)生電源學(xué)生電源較小較小較大較大天平天

3、平重點(diǎn)難點(diǎn)突破重點(diǎn)難點(diǎn)突破一、實(shí)驗(yàn)步驟1按圖(甲)裝置豎直架穩(wěn)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并用導(dǎo)線將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在46V交流電源上。2將長約1m的紙帶用小夾子固定在重物上后穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，用手提著紙帶，使重物靜止在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的地方。3接通電源，松開紙帶，讓重物自由下落，計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列的點(diǎn)。4換幾條紙帶，重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)。5在取下的紙帶中挑選第一、二兩點(diǎn)間距離接近2mm且點(diǎn)跡清晰的紙帶進(jìn)行測(cè)量。先記下第一點(diǎn)0的位置，再任意取五個(gè)點(diǎn)1,2,3,4,5，用刻度尺測(cè)出距0點(diǎn)的相應(yīng)距離，如圖(乙)所示。6計(jì)算出各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度v1，v2，v3。7計(jì)算各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的勢(shì)能減少量mghn并和動(dòng)能增加量mv/2進(jìn)行

4、比較。三、注意事項(xiàng)1應(yīng)盡可能控制實(shí)驗(yàn)條件，即應(yīng)滿足機(jī)械能守恒的條件，這就要盡量減少各種阻力，采取的措施有：(1)鐵架臺(tái)應(yīng)豎直安裝，可使紙帶所受阻力減小。(2)應(yīng)選用質(zhì)量和密度較大的重物，增大重力可使阻力的影響相對(duì)減小，增大密度可以減小體積，可使空氣阻力減小。2應(yīng)先接通電源讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器開始打點(diǎn)，再放開紙帶讓重錘下落。四、誤差分析1測(cè)量長度時(shí)會(huì)存在偶然誤差，所以測(cè)長度時(shí)要多測(cè)幾次，取平均值即可減小此誤差。2由于本實(shí)驗(yàn)中有紙帶與限位孔間的摩擦力(主要因素)和空氣阻力(次要因素)的影響，這是系統(tǒng)誤差，它使增加的動(dòng)能小于減小的重力勢(shì)能，要減小影響，采用增加重錘質(zhì)量的辦法，因?yàn)楫?dāng)重錘的重力遠(yuǎn)大于阻力時(shí)，可

5、忽略阻力的影響。3為了減小相對(duì)誤差，選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)最好離第一個(gè)點(diǎn)遠(yuǎn)一些。4若第一、第二兩點(diǎn)間的距離小于2mm，則這兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔不到0.02s或阻力過大。考點(diǎn)題型設(shè)計(jì)考點(diǎn)題型設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)原理及操作步驟實(shí)驗(yàn)原理及操作步驟 (1)請(qǐng)指出實(shí)驗(yàn)裝置中存在的明顯錯(cuò)誤：_。(2)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，為保證重物下落時(shí)初速度為零，應(yīng)_(選填“A”或“B”)。A先接通電源，再釋放紙帶B先釋放紙帶，再接通電源(3)根據(jù)打出的紙帶，選取紙帶上連續(xù)打出的1、2、3、4四個(gè)點(diǎn)如圖乙所示。已測(cè)出點(diǎn)1、2、3、4到打出的第一個(gè)點(diǎn)O的距離分別為h1、h2、h3、h4，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為T。若代入所測(cè)數(shù)據(jù)能滿足表達(dá)式gh3_，則可驗(yàn)證

6、重物下落過程機(jī)械能守恒(用題目中已測(cè)出的物理量表示)。解析：(1)從圖甲中的實(shí)驗(yàn)裝置中發(fā)現(xiàn)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在了“直流電源”上，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作電源是“低壓交流電源”。因此，明顯的錯(cuò)誤是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器不能接在“直流電源”上。(2)為了使紙帶上打下的第1個(gè)點(diǎn)是速度為零的初始點(diǎn)，應(yīng)該先接通電源，讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作后，再釋放紙帶。若先釋放紙帶，再接通電源，當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)時(shí)，紙帶已經(jīng)下落，打下的第1個(gè)點(diǎn)的速度不為零。因此，為保證重物下落的初速度為零，應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶。在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，下面列出一些實(shí)驗(yàn)步驟：A用天平稱出重物和夾子的重量B把重物系在夾子上C將紙帶穿過計(jì)時(shí)器，上端用手提

7、著，下端夾上系住重物的夾子，再把紙帶向上拉，讓夾子靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器靜止D把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在學(xué)生電源的交流輸出端，把輸出電壓調(diào)至6V(電源不接通)E把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在桌邊的鐵架臺(tái)上，使兩個(gè)限位孔在同一豎直線上F在紙帶上選取幾個(gè)點(diǎn)，進(jìn)行測(cè)量和記錄數(shù)據(jù)G用秒表測(cè)出重物下落時(shí)間H接通電源，待計(jì)時(shí)器響聲穩(wěn)定后釋放紙帶I切斷電源J更換紙帶，重新進(jìn)行兩次K在三條紙帶中選出較好的一條L進(jìn)行計(jì)算，得出結(jié)論，完成報(bào)告M拆下導(dǎo)線，整理器材以上步驟中，不必要的有_，正確步驟的合理順序是_(填寫字母)。答案：AG；EDBCHIJMKFL解析：只為了驗(yàn)證機(jī)械能守恒，沒必要稱量重物的質(zhì)量。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器本身就是計(jì)時(shí)儀器，不再需要秒

8、表。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理 (2)若實(shí)驗(yàn)中所用重物的質(zhì)量m1kg。打點(diǎn)紙帶如圖所示，打點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02s，則記錄B點(diǎn)時(shí)，重物速度vB_m/s，重物動(dòng)能Ek_J，從開始下落起至B點(diǎn)時(shí)的重物的重力勢(shì)能減少量是_J，由此可得出的結(jié)論是_。(g取9.8m/s2)(本小題數(shù)據(jù)保留三位有效數(shù)字)答案：(1)打第一個(gè)點(diǎn)時(shí)重物的初速度為零2mm(2)0.590m/s0.174J0.175J機(jī)械能守恒(3)C(鄂南、黃石、鄂州三校20132014學(xué)年高一下學(xué)期聯(lián)考)某同學(xué)做驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)時(shí)，不慎將一條挑選出的紙帶一部分損壞，損壞的是前端部分。剩下的一段紙帶上各相鄰點(diǎn)間的距離已測(cè)出標(biāo)在圖中，單位是c

9、m。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作頻率為50Hz，重力加速度g取9.8m/s2。(1)重物在2點(diǎn)的速度v2_，在5點(diǎn)的速度v5_，此過程中動(dòng)能增加量Ek_，重力勢(shì)能減少量Ep_。由以上可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論_。(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)判斷下列圖中正確的圖象是(其中Ek表示物體動(dòng)能的變化量，h表示物體下落的高度)答案：(1)1.50m/s2.075m/s1.03mJ1.06mJ在誤差允許的范圍內(nèi)，機(jī)械能守恒(2)C(2)物體機(jī)械能守恒，應(yīng)有物體減少的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為增加的動(dòng)能，即Ekmgh，可見物體增加的動(dòng)能與下落的距離成正比，選項(xiàng)C正確。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) (1)要驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，首先需要測(cè)量mA、mB及兩球距O點(diǎn)的距離LA、

10、LB，除此之外還需要測(cè)量的物理量有_。AA球從釋放運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的時(shí)間tBO離地面的高度hCB球落地點(diǎn)與O的水平距離xD釋放輕桿時(shí)A球的高度h0(2)下列減少實(shí)驗(yàn)誤差的措施中，可行的有_。A開始釋放時(shí)，讓輕桿水平B支架處地面與B球落地處地面要在同一水平面上C桿的硬度盡量高D在同一高度多次釋放A球的前提下，取B球的平均落點(diǎn)，然后測(cè)量xE盡量減小轉(zhuǎn)軸O處的摩擦力F盡量減小B球的質(zhì)量(3)在輕桿從水平狀態(tài)無初速釋放的前提下，結(jié)合上述測(cè)定的物理量，可求系統(tǒng)重力勢(shì)能的減少量為_，動(dòng)能的增加量為_，比較二者的大小，便可驗(yàn)證機(jī)械能守恒，正常情況下會(huì)出現(xiàn)前者_(dá)(填“大于”或“小于”)后者。解析：(1)實(shí)驗(yàn)中需要

11、求出B球平拋的初速度vB，所以還需要測(cè)量h與x，故應(yīng)選B、C。(2)為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，可行的選項(xiàng)為ABCDE。小剛同學(xué)用如圖實(shí)驗(yàn)裝置研究“機(jī)械能守恒定律”。他進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)操作并測(cè)出如下數(shù)值。用天平測(cè)定小球的質(zhì)量為0.50kg；用游標(biāo)卡尺測(cè)出小球的直徑為10.0mm；用刻度尺測(cè)出電磁鐵下端到光電門的距離為82.05cm； 電磁鐵先通電，讓小球吸在開始端；電磁鐵斷電后，小球自由下落；在小球經(jīng)過光電門時(shí)間內(nèi)，計(jì)時(shí)裝置記下小球經(jīng)過光電門所用時(shí)間為2.50103s，由此可算得小球經(jīng)過光電門的速度；計(jì)算得出小球重力勢(shì)能減小量Ep_J，小球的動(dòng)能變化量Ek_J。(g取9.8m/s2，結(jié)果保留三位有效數(shù)字)從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中發(fā)現(xiàn)Ep_Ek(填“稍大于”、“稍小于”或“等于”)，試分析可能的原因_。答案：4.024.00稍大于空氣阻力的影響，高度測(cè)量中忽略了小球的尺度等，任意一條合理的分析均得分。答高度測(cè)量中存在誤差之類的答案不得分。