高中物理 7.9《實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》課件 新人教版必修2.ppt

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第七章 機(jī)械能守恒定律 第9節(jié) 實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 1 理解實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路 明確實(shí)驗(yàn)中需要直接測(cè)量的物理量 2 知道實(shí)驗(yàn)中選取測(cè)量點(diǎn)的有關(guān)要求 會(huì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)中打出的紙帶測(cè)定物體下落的距離 掌握測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度的方法 3 能正確進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作 能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論 4 能定性地分析產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)誤差的原因 并會(huì)采用相應(yīng)的措施減小實(shí)驗(yàn)誤差 首先讓學(xué)生觀看一段機(jī)械能守恒的視頻 讓學(xué)生對(duì)機(jī)械能守恒中動(dòng)能與勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化有個(gè)深刻的體會(huì) 接著向?qū)W生拋出問題 怎么來(lái)驗(yàn)證物體的機(jī)械能是否守恒 引導(dǎo)學(xué)生提出實(shí)驗(yàn)方案 最后分析實(shí)驗(yàn)中可能會(huì)出現(xiàn)的誤差 并分析其出現(xiàn)的原因 可以利用刻度尺來(lái)量出物體下落的高度 得到物體勢(shì)能的變化 利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶來(lái)計(jì)算物體動(dòng)能的變化 最后 根據(jù)物體勢(shì)能的變化與動(dòng)能的變化來(lái)判斷物體機(jī)械能是否守恒 機(jī)械能守恒的各種情況 一 實(shí)驗(yàn)原理 自由落體 重力勢(shì)能減小 動(dòng)能增加 小球在下落過(guò)程中 重力勢(shì)能的減少量為 Ep減 動(dòng)能的增加量為 Ek增 如果 則證明小球下落過(guò)程中機(jī)械能守恒 二 實(shí)驗(yàn)方案 下落起始點(diǎn)O A 1 以物體下落的起始點(diǎn)O為基準(zhǔn) 物體從O點(diǎn)下落到A點(diǎn)下落的高度為h 到達(dá)A點(diǎn)時(shí)的速度為v 物體重力勢(shì)能的減小量為 mgh 物體動(dòng)能的增加量為 驗(yàn)證mgh與是否相等 下落起始點(diǎn)O A 2 以物體下落過(guò)程中某一點(diǎn)A基準(zhǔn) 物體從A點(diǎn)下落到B點(diǎn)下落的高度為 h 在A點(diǎn)的速度為vA 在B點(diǎn)的速度為vB 物體重力勢(shì)能的減小量為 mg h 物體動(dòng)能的增加量為 B 驗(yàn)證mg h是否相等于 h和 h的距離要大一些 以減小測(cè)量誤差 該實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量哪些物理量呢 可以用刻度尺直接量 利用紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來(lái)計(jì)算 物體下落的高度物體在某一位置的速度 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 紙帶 重物 刻度尺 鐵架臺(tái) 帶鐵夾 交流電源等 夾子 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 紙帶 重物 鐵架臺(tái) 三 實(shí)驗(yàn)器材 1 按如圖裝置把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝在鐵架臺(tái)上 用導(dǎo)線把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與電源連接好 2 把紙帶的一端在重錘上用夾子固定好 另一端穿過(guò)計(jì)時(shí)器限位孔 豎直提起紙帶使重物?？吭诖螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器附近 紙帶上端用夾子夾住 3 先接通電源 再松開紙帶 讓重物自由下落 4 重復(fù)幾次 得到3 5條打好點(diǎn)的紙帶 四 實(shí)驗(yàn)步驟 5 在打好點(diǎn)的紙帶中挑選第一 二兩點(diǎn)間的距離接近2mm 且點(diǎn)跡清晰的一條紙帶 在起始點(diǎn)標(biāo)上0 后面任取相同時(shí)間間隔點(diǎn)依次標(biāo)上1 2 3 用刻度尺測(cè)出對(duì)應(yīng)下落高度h1 h2 h3 7 計(jì)算驗(yàn)證重物重力勢(shì)能減少量和動(dòng)能的增加量是否相等 6 應(yīng)用公式 1 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝時(shí) 必須使紙帶和限位孔在同一豎直線上 以減小摩擦阻力 4 選用紙帶時(shí)應(yīng)盡量挑第一 二點(diǎn)間距接近2mm的紙帶 3 實(shí)驗(yàn)時(shí) 必須先接通電源 讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作正常后再松開紙帶讓重錘下落 五 注意事項(xiàng) 2 應(yīng)該選擇重量大 體積下的重物 以減小空氣阻力的影響 六 誤差分析 因?yàn)橛屑垘c打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的摩擦阻力 空氣阻力等 要克服阻力做功 動(dòng)能增加量總是稍小于重力勢(shì)能減少量 計(jì)算速度應(yīng)用公式 能不能用公式來(lái)計(jì)算呢 不能 不能 能不能用公式來(lái)計(jì)算呢 1 某次 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 的實(shí)驗(yàn)中 用6V 50Hz的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的一條無(wú)漏點(diǎn)的紙帶 如圖所示 O點(diǎn)為重錘下落的起點(diǎn) 選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)為A B C D 各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O點(diǎn)的長(zhǎng)度已在圖上標(biāo)出 單位為毫米 重力加速度取9 8m s2 若重錘質(zhì)量為1kg 1 打出B點(diǎn)時(shí) 重錘下落的速度vB m s 重錘的動(dòng)能EkB J 1 175 0 6903 2 從開始下落算起 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打B點(diǎn)時(shí) 重錘的重力勢(shì)能減小量為 J 3 根據(jù)紙帶提供的數(shù)據(jù) 在誤差允許的范圍內(nèi) 重錘從靜止開始到打出B點(diǎn)的過(guò)程中 得到的結(jié)論是 0 6909 機(jī)械能守恒 2 在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí) 如果以v2為縱軸 以h為橫軸 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出的圖線應(yīng)是 才能驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 其斜率等于的數(shù)值 通過(guò)原點(diǎn)的直線 2g