高中物理新课标人教版教学课件:第7章9 实验:验证机械能守恒定律

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高中物理新课标人教版教学课件:第7章9 实验:验证机械能守恒定律

9实验:验证机械能守恒定律 1.会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度。2.掌握验证机械能守恒定律的实验原理。 机械能守恒的各种情况 在自由落体运动中,若物体下落高度h时的速度为v,则hv一、实验原理 实验原理 思考:如何测量物体的瞬时速度?v0tvAtvBvC做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度,等于相邻两点间的平均速度。2t 如图所示:测定第n点的瞬时速度的方法是:测出第n点的相邻前、后两段相等时间T内下落的距离sn和sn+1,由公式,或由算出。Onsnsn+1dndn+1dn-1 打点计时器、纸带、复写纸、重物、刻度尺、铁架台(带铁夹)、学生电源等。夹子打点计时器纸带重物?铁架台二、实验器材: 1.按如图装置把打点计时器安装在铁架台上,用导线把打点计时器与学生电源连接好。2.把纸带的一端在重锤上用夹子固定好,另一端穿过计时器限位孔,竖直提起纸带使重锤停靠在打点计时器附近,纸带上端用夹子夹住。3.接通电源,松开纸带,让重锤自由下落。4.重复几次,得到3~5条打好点的纸带。三、实验步骤: 5.在打好点的纸带中挑选第一、二两点间的距离接近2mm,且点迹清晰的一条纸带,在起始点标上0,以后各依次标上1,2,3……,用刻度尺测出对应下落高度h1、h2、h3……计算各点对应的瞬时速度v1、v2、v3……6.应用公式7.计算各点对应的势能减少量mghn和动能的增加量进行比较。 实验步骤 1.打点计时器安装时,必须使两纸带限位孔在同一竖直线上,以减小摩擦阻力。2.选用纸带时应尽量挑第一、二点间距接近2mm的纸带。4.因不需要知道动能和势能的具体数值,所以不需要测量重锤的质量。3.实验时,必须先接通电源,让打点计时器工作正常后再松开纸带让重锤下落.四、注意事项: 五、误差分析:(1)来自纸带与计时器间的摩擦。故计时器平面要竖直,纸带与计时器平面要平行,要采用电火花计时器。(3)选计数点时,相邻计数点间的距离要尽可能拉得开些,使求得的速度误差小些。(2)交流电的频率不稳定引起的误差。 思考1:为什么本实验不用测量物体的质量?mgh=mv212gh=v212无需测量物体的质量如果实验要求计算势能和动能的具体数据,那就必须要知道物体的质量。 纸带上的第一个点为计时起点O(起始点的速度应该为零,即打点计时器在纸带上打下第一个点时纸带刚开始下落)。12x=gt2=×9.8×0.022m≈2×10-3m=2mm12h起始点思考2.为什么纸带上的前两个点间的距离应接近2mm? 思考3:可以回避起始点吗?(即处理纸带时可以不用起始点吗)可以。我们可以选取A、B两点,比较它们的机械能EA和EB。若以点B为零势能点,则有:EkA+mgΔh=EkBΔhAB 其他验证方法一:利用气垫导轨验证机械能守恒 其他验证方法二:利用频闪照片验证机械能守恒比例1:1频闪时间间隔T 1.为进行“验证机械能守恒”实验,有下列器材可选用:铁架台、打点计时器、复写纸、纸带、秒表、低压直流电源、导线、电键、天平,其中不必要的器材是___________________________;缺少的器材是。秒表、天平、低压直流电源低压交流电源、刻度尺、重物 通过原点的直线2.在验证机械能守恒定律时,如果以v2/2为纵轴,以h为横轴,根据实验数据绘出的图线应是,才能验证机械能守恒定律,其斜率等于的数值。0hv212g 3.“验证牛顿第二定律”及“验证机械能守恒定律”这两个实验,它们的共同之处是()A.都要用打点计时器B.都要用天平测质量C.都要用刻度尺测位移D.都要计算瞬时速度AC 4.在“验证机械能守恒定律”的实验中,需直接测量的物理量是()A.重物的质量B.重力加速度C.重物下落的高度D.与下落高度对应的重物的瞬时速度C 5.在“验证机械能守恒定律”的实验中,下列操作正确的是()A.先释放重物,后接通电源B.用秒表测量重物下落的时间C.打完一条纸带后,立即切断电源D.每打完一条纸带,移动复写纸的位置CD 6.某学生在验证机械能守恒定律的实验中有如下操作步骤,试将合理的顺序步骤序号填在下面的线上:____________________.A.断开电源,取下纸带,选出前两个点间距离接近2mm的纸带;B.把纸带固定在重锤上;C.将纸带穿过打点计时器,并把纸带上提使重锤停在靠近打点计时器的地方;DBCEAGF D.把打点计时器固定在放于桌边的铁架台上,并与低压交流电源相连接;E.接通电源,同时释放纸带;F.求出重锤重力势能的减少量△EP和动能的增加量△EK,比较△EP和△EK得出实验结论;G.用刻度尺量出所选取的计数点到打下的第一个点之间的距离. 7.某次“验证机械能守恒定律”的实验中,用6V、50Hz的打点计时器打出的一条无漏点的纸带,如图所示,O点为重锤下落的起点,选取的计数点为A、B、C、D,各计数点到O点的长度已在图上标出,单位为毫米,重力加速度取9.8m/s2,若重锤质量为1kg。 ①打点计时器打出B点时,重锤下落的速度vB=_______m/s,重锤的动能EkB=J。②从开始下落算起,打点计时器打B点时,重锤的重力势能减小量为J。③根据纸带提供的数据,在误差允许的范围内,重锤从静止开始到打出B点的过程中,得到的结论是。1.1750.690.69机械能守恒 1.实验方法:验证自由落体运动中机械能守恒2.要注意的问题、实验的误差来源3.速度的测量:做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度,等于相邻两点间的平均速度.
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