8.5 验证机械能守恒定律 ppt课件（含视频）-（2019）新人教版高中物理高一必修第二册.rar

8.5 机械能守恒定律机械能守恒定律 思考：思考：机械能守恒的条件是什么？它有哪些表达机械能守恒的条件是什么？它有哪些表达形式？形式？1.1.条件：条件：仅有重力仅有重力或弹力做功或弹力做功。2.2.表达式：表达式：（1 1）守恒的角度：）守恒的角度：E1=E2（2 2）转化的角度：）转化的角度： Ek增增= EP减减（3 3）转移的角度：）转移的角度： EA增增= EB减减思考：思考：我们熟知的运动中，哪些运动满足仅有重我们熟知的运动中，哪些运动满足仅有重力做功？力做功？自由落体运动自由落体运动物体沿光滑斜面下滑物体沿光滑斜面下滑小球的摆动小球的摆动思考：思考：如何验证自由落体运动的机械能守恒如何验证自由落体运动的机械能守恒？自由落体运动自由落体运动？=OB减pE增kE一一. .实验目的实验目的:借助自由落体运动来验证机械能守恒定律案例 1思考：思考：如图所示，若要验证如图所示，若要验证O（重物下落的起点）（重物下落的起点）点到点到B点机械能是否守恒需要测量哪点机械能是否守恒需要测量哪些物理量？些物理量？mgh212Bmv？=hh2h1OABC212BhhvT-=gh212Bv？=需要测量起点需要测量起点O到到A、B、C三点的距离三点的距离h1、h、h2 2？=mghp减E2Bm21Evk增二.实验原理方法一：方法二：方法二：若以重物下落过程中的某一点若以重物下落过程中的某一点A为基准，为基准，设重物的质量为设重物的质量为m，测出物体对应于，测出物体对应于A点的速度点的速度vA 再测出物体由再测出物体由A点下落点下落h后经过后经过B点的速度点的速度vB 则则在误差允许范围内，由计算得出在误差允许范围内，由计算得出 机械能守恒定律即被验证。机械能守恒定律即被验证。 hmgmvmvAB222121方法三：方法三：作作v2/2h图象图象 从纸带上选取多个点，测量从第一点到其余各点从纸带上选取多个点，测量从第一点到其余各点的下落高度的下落高度h，并计算各点速度的，并计算各点速度的v2/2/2，然后以，然后以v2/2/2为纵为纵轴，以轴，以h为横轴，根据实验数据绘出为横轴，根据实验数据绘出v2/2h图线图线结论：结论：若在误差允许的范围内，图象是一条过原点若在误差允许的范围内，图象是一条过原点且斜率为且斜率为g的直线，则验证了机械能守恒定律的直线，则验证了机械能守恒定律0h212v该图象的斜该图象的斜率表示什么？率表示什么？gh212Bv=三、实验三、实验器材：打点计时器、纸带、复写纸、重物、刻度器材：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。尺、铁架台（带铁夹）、学生电源等。打点计时器打点计时器纸带纸带重物重物？铁架台铁架台4 4、选择、选择合适的合适的纸带，处理数据。纸带，处理数据。3 3、更换纸带，重复几次。、更换纸带，重复几次。1 1、将打点计时器固定在铁架台上，把纸带的一端用夹子、将打点计时器固定在铁架台上，把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。固定在重物上，另一端穿过打点计时器的限位孔。2 2、用手提着纸带使重物停靠在打点计时器附近。然后、用手提着纸带使重物停靠在打点计时器附近。然后先接通电源，再松开纸带，让重物自由下落。先接通电源，再松开纸带，让重物自由下落。四、四、实验步骤实验步骤本实验要不要测量物体的质量？本实验要不要测量物体的质量？mgh =mv 21 12 2gh =v 21 12 2无需测量物体的质量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。物体的质量。问题问题1 1纸带上的第一个点为计时起点纸带上的第一个点为计时起点0 0 （起始点的速度应该为零，即打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点计时器在纸带上打下第一个点时纸带刚开始下落）。）。gh =v 21 12 212x = = gt2 = = 9.80.022m 210-3m = = 2 mm12h起始点起始点对于实际获得的纸带，如何判定纸带上的第一个点就是纸带刚对于实际获得的纸带，如何判定纸带上的第一个点就是纸带刚开始下落时打下的呢？开始下落时打下的呢？纸带上的头两个点间的距离应接近纸带上的头两个点间的距离应接近2mm。问题问题2 2可以回避起始点吗（可以回避起始点吗（即处理纸带时可以不用到起始点吗即处理纸带时可以不用到起始点吗）? ?我们可以选取我们可以选取A、B两点，比较它们的机械能两点，比较它们的机械能EA和和EB。若以点若以点B为为0 势能点，则有：势能点，则有：EKAmghEKBhAB思考思考如何测量物体的瞬时速度如何测量物体的瞬时速度? ?x = = vA(2t) + + a(2t)212vAC = = = vA + + atx2tvB = = vA + + atvB = = vACv0tvAt 2tvBvC做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度，等于相邻两点间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。的平均速度。问题问题3 3速度能不能用速度能不能用 v = = 2gh 或或 v = = gt 计算？计算？这种方法认为加速度为这种方法认为加速度为g ，由于各种摩擦阻力，由于各种摩擦阻力不可避免，所以实际加速度必将小于不可避免，所以实际加速度必将小于g，这样，这样将得到机械能增加的结论，有阻力作用机械能将得到机械能增加的结论，有阻力作用机械能应该是减少的，故这种方法也不能用。应该是减少的，故这种方法也不能用。这种方法是根据机械能守恒定律得这种方法是根据机械能守恒定律得到的，而我们的目的就是验证机械到的，而我们的目的就是验证机械能守恒定律，所以不能用。能守恒定律，所以不能用。思考思考0hv 212gh =v 212该图象的斜该图象的斜率表示什么？率表示什么？为什么图象为什么图象通过原点？通过原点？实验结论实验结论在实验误差允许范围内，重锤在实验误差允许范围内，重锤重力势能减少量重力势能减少量等于等于动能的增加动能的增加量量，即机械能守恒。，即机械能守恒。 实验中，重锤的实验中，重锤的重力势能减小重力势能减小 略大于略大于 其其动能增加动能增加，其原因，其原因是下落中是下落中克服阻力做功克服阻力做功，机械能略有减少。，机械能略有减少。思考：思考：为什么重物的重力势能减少量略大于动能的为什么重物的重力势能减少量略大于动能的增加量？如何减小它们之间的误差？增加量？如何减小它们之间的误差？1.1.重物下落过程中克服重物下落过程中克服阻力做功。阻力做功。2.2.减小误差的措施：减小误差的措施：（1 1）减小重物下落时受到的空气阻力（选择）减小重物下落时受到的空气阻力（选择体积小、体积小、密度大的重物密度大的重物）；）；系统误差系统误差阻力来源：阻力来源：（1 1）重物下落过程中受空气阻力；）重物下落过程中受空气阻力；（2 2）纸带与打点计时器之间存在摩擦阻力）纸带与打点计时器之间存在摩擦阻力. .（2 2）用电火花计时器代替电磁打点计时器；）用电火花计时器代替电磁打点计时器；（3 3）安装打点计时器时保证两个限位孔竖直；）安装打点计时器时保证两个限位孔竖直；（4 4）释放纸带时，保证纸带竖直。）释放纸带时，保证纸带竖直。误差分析思考：思考：实验中是否存在其他误差？若存在如何减小误差？实验中是否存在其他误差？若存在如何减小误差？测量纸带长度时存在误差测量纸带长度时存在误差措施：措施：（1 1）多次测量取平均值；）多次测量取平均值；（2 2）依次测量后面的点与第一点之间的距离。）依次测量后面的点与第一点之间的距离。偶然误差偶然误差hh2h1OABC案例 2二、二、实验原理实验原理借助沿斜面下滑物体验证机械能守恒定律一、实验目的一、实验目的 物体沿光滑斜面下滑时，虽然受到重力和斜面的支持力，但支持力与物体位移方向垂直，对物体不做功，这种情况也满足机械能守恒的条件物体沿光滑斜面下滑物体沿光滑斜面下滑222121ABmvmvhmg三、实验三、实验器材器材: :气垫导轨和数字计时器气垫导轨和数字计时器气垫导轨气垫导轨光电门光电门数字计时器数字计时器实验装置所示。实验操作中，把气垫导轨调成倾斜状态，滑块沿倾斜的气垫导轨下滑时，重力势能减小，动能增大。测量滑块和挡光片的质量，用光电门测量滑块的瞬时速度。测量滑块下降的高度 h 和初、末速度 v1、v2，就可以验证机械能是否守恒四、四、实验步骤实验步骤