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1、9 9必修二人教版必修二人教版 验证机械能守恒验证机械能守恒定律物理课件定律物理课件机械能守恒的各种情况机械能守恒的各种情况一、实验原理一、实验原理 在只有重力做功的运动过程中，只要能够确定任意两在只有重力做功的运动过程中，只要能够确定任意两点的高度点的高度h h( (或高度差或高度差h h) )和速度和速度v v，就可以验证这个过程的，就可以验证这个过程的机械能是否守恒。机械能是否守恒。?2222111212mvmghmvmgh 或或?22211122mhvgmvm 计算物体的速度，可有三种方法计算物体的速度，可有三种方法, ,该实验应选哪一个？该实验应选哪一个？12nnvgh.2nnvgt

2、. 1 132nnnhhvT.第第1 1种方法是根据机械能守恒定律得到的，而我们的目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能守恒定律，所以不能用。的就是验证机械能守恒定律，所以不能用。第第2 2种方法认为加速度为种方法认为加速度为g g，由于各种摩擦阻力不可避，由于各种摩擦阻力不可避免，所以实际加速度必将小于免，所以实际加速度必将小于g g，这样将得到机械能增，这样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。方法也不能用。由公式由公式 ，或由，或由 算出。算出。 Tssvnnn21 Tddvnnn2

3、11 如图所示：测定第如图所示：测定第n n点的瞬时速度的方点的瞬时速度的方法是：测出第法是：测出第n n点的相邻前、后两段相点的相邻前、后两段相等时间等时间T T内下落的距离内下落的距离s sn n和和s sn+1n+1，Onsnsn+1dndn+1dn-1打点计时器、纸带、打点计时器、纸带、复写纸、重物、刻度复写纸、重物、刻度尺、铁架台（带铁尺、铁架台（带铁夹）、学生电源等。夹）、学生电源等。夹子夹子打点计时器打点计时器纸带纸带重物重物？铁架台铁架台二、实验器材：二、实验器材：1.1.按如图装置把打点计时器安装在铁架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台上，用

4、导线把打点计时器与学生电源连接好。连接好。2.2.把纸带的一端在重物上用夹子固定把纸带的一端在重物上用夹子固定好，另一端穿过计时器限位孔，竖直好，另一端穿过计时器限位孔，竖直提起纸带使重物停靠在打点计时器附提起纸带使重物停靠在打点计时器附近，纸带上端用夹子夹住。近，纸带上端用夹子夹住。3.3.接通电源，松开纸带，让重物自由接通电源，松开纸带，让重物自由下落。下落。4.4.重复几次，得到重复几次，得到3 35 5条打好点的纸带。条打好点的纸带。三、实验步骤三、实验步骤: :5.5.在打好点的纸带中挑选第一、二两点间的距离接近在打好点的纸带中挑选第一、二两点间的距离接近2mm2mm，且点迹清晰的一

5、条纸带，在起始点标上，且点迹清晰的一条纸带，在起始点标上0 0，以后，以后各依次标上各依次标上1 1，2 2，33用刻度尺测出对应下落高度用刻度尺测出对应下落高度h h1 1、h h2 2、h h3 3Thhvnnn211 计算各点对应的瞬时速度计算各点对应的瞬时速度v v1 1，v v2 2，v v3 36 6应用公式应用公式7 7计算各点对应的势能减少量计算各点对应的势能减少量mghmghn n和动能的增加量和动能的增加量 进行比较。进行比较。2n1mv2，实验步骤实验步骤1 1打点计时器安装时，必须使两纸带限位孔在同一打点计时器安装时，必须使两纸带限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力。竖

6、直线上，以减小摩擦阻力。2 2选用纸带时应尽量挑第一，二两点间距接近选用纸带时应尽量挑第一，二两点间距接近2mm2mm且且点还清晰的纸带。点还清晰的纸带。4 4因不需要知道动能和势能的具体数值，所以不需要因不需要知道动能和势能的具体数值，所以不需要测量重物的质量。测量重物的质量。3. 3. 实验时，必须先接通电源，让打点计时器工作正常实验时，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物下落后再松开纸带让重物下落四、注意事项四、注意事项: :五、误差分析：五、误差分析：（1 1）来自纸带与计时器间的摩擦。故计时器平面要竖）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

7、平行，要采用电火花计时器。直，纸带与计时器平面要平行，要采用电火花计时器。（3 3）选计数点时，相邻计数点间的距离要尽可能拉开些，）选计数点时，相邻计数点间的距离要尽可能拉开些，使求得的速度误差小些。使求得的速度误差小些。（2 2）交流电的频率不稳定引起的误差。）交流电的频率不稳定引起的误差。思考思考1 1：为什么本实验不用测量物体的质量？为什么本实验不用测量物体的质量？mgh =mv 212gh =v 212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值，那就如果实验要求计算势能和动能的具体数值，那就必须要知道物体的质量。必须要知道物体的质量。 以纸带上的第一个点

8、为计时起点以纸带上的第一个点为计时起点O O（起始点的速度（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）。刚开始下落）。12x = = gt2 = = 9.80.022m 210-3m = = 2 mm12h起始点起始点思考思考2.2.为什么纸带上的前两个点间的距离应接近为什么纸带上的前两个点间的距离应接近2mm2mm？思考思考3 3：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起始（即处理纸带时可以不用起始点吗）点吗）可以。可以。我们可以选取我们可以选取A A、B B两点，比较它们的机械能两点，比较它

9、们的机械能E EA A和和E EB B。若以点。若以点B B为零势能点，则有：为零势能点，则有：E EkAkAmghmghE EkBkBhAB因重物下落中要克服阻力做功，实验的动能增加量因重物下落中要克服阻力做功，实验的动能增加量必定稍小于重力势能减少量必定稍小于重力势能减少量思考思考4 4：为什么：为什么动能增加量稍小于重力势能减少量？动能增加量稍小于重力势能减少量？1.1.实验装置实验装置其他验证方法一：其他验证方法一：利用气垫导轨验证机械能守恒利用气垫导轨验证机械能守恒 1h2h11PEmgh 22PEmgh 11Lvt 22Lvt 2k1112Emv 2k2212Emv 2.2.数据处

10、理数据处理实验步骤实验步骤其他验证方法二：其他验证方法二：利用频闪照片验证机械能守恒利用频闪照片验证机械能守恒AB1h2h1s2s112svT 222svT 比例比例1:1 1:1 频闪时间间隔频闪时间间隔T T2k1112Emv 2k2212Emv 11PEmgh 22PEmgh 1.1.为进行为进行“验证机械能守恒验证机械能守恒”实验，有下列器材可选实验，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，其中不必要的器材压直流电源、导线、电键、天平，其中不必要的器材是是_;_;缺少的器材缺少的器材是是 。

11、秒表、天平、低压直流电源秒表、天平、低压直流电源低压交流电源、刻度尺、重物低压交流电源、刻度尺、重物通过原点的直线通过原点的直线2.2.在验证机械能守恒定律时，如果以在验证机械能守恒定律时，如果以v v2 22 2为纵轴，以为纵轴，以h h为为横轴，根据实验数据绘出的图线应是横轴，根据实验数据绘出的图线应是 ，才能验证机械能守恒定律，其斜率等于才能验证机械能守恒定律，其斜率等于 的数值。的数值。0hv 21 12 2g g3.“3.“验证牛顿第二定律验证牛顿第二定律”及及“验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律”这两个实验，它们的共同之处是（这两个实验，它们的共同之处是（ ）A A都要用打点计时

12、器都要用打点计时器B B都要用天平测质量都要用天平测质量C C都要用刻度尺测位移都要用刻度尺测位移D D都要计算瞬时速度都要计算瞬时速度ACAC4.4.在在“验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律”的实验中，需直接测的实验中，需直接测量的物理量是（量的物理量是（ ）A A重物的质量重物的质量B B重力加速度重力加速度C C重物下落的高度重物下落的高度D D与下落高度对应的重物的瞬时速度与下落高度对应的重物的瞬时速度C C5.5.（20122012合浦高一检测）下面列出的实验步骤中有些是合浦高一检测）下面列出的实验步骤中有些是用来验证机械能守恒定律的：用来验证机械能守恒定律的：（A A）让纸带穿过

13、打点时器，并用手提着纸带，使重物在靠）让纸带穿过打点时器，并用手提着纸带，使重物在靠近打点计时器处静止；近打点计时器处静止；（B B）接通电源，第一个点打出来后，再松开纸带，让重物）接通电源，第一个点打出来后，再松开纸带，让重物与纸带自由落下；与纸带自由落下；（C C）把打点计时器竖直地架在铁架台上，将纸带固定在重）把打点计时器竖直地架在铁架台上，将纸带固定在重物上；物上；（D D）测出重物的质量）测出重物的质量 m m； （E E）用秒表测出重物下落的时间。）用秒表测出重物下落的时间。以上多余的实验步骤是：以上多余的实验步骤是： 、 。（填写序号，下同）（填写序号，下同）实验步骤的正确排列顺

14、序实验步骤的正确排列顺序是：是： 、 、 。D DE EB BA AC C6.6.某次某次“验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律”的实验中，用的实验中，用6V6V、50Hz50Hz的打点计时器打出的一条无漏点的纸带，如图所示，的打点计时器打出的一条无漏点的纸带，如图所示，O O点点为重物下落的起点，选取的计数点为为重物下落的起点，选取的计数点为A A、B B、C C、D D，各计，各计数点到数点到O O点的长度已在图上标出，单位为毫米，重力加速点的长度已在图上标出，单位为毫米，重力加速度取度取9.8m/s9.8m/s2 2，若重物质量为，若重物质量为1kg1kg。打点计时器打出打点计时器打出B

15、 B点时，重物下落的速度点时，重物下落的速度v vB B=_m/s=_m/s，重物的动能重物的动能E EkBkB= = J J。从开始下落算起，打点计时器打从开始下落算起，打点计时器打B B点时，重物的重力势能点时，重物的重力势能的减小量为的减小量为 J J。根据纸带提供的数据，在误差允许的范围内，重物从静止根据纸带提供的数据，在误差允许的范围内，重物从静止开始到打出开始到打出B B点的过程中，得到的结论是点的过程中，得到的结论是 。1.1751.1750.690.690.690.69机械能守恒机械能守恒1.1.实验方法：验证自由落体运动中机械能守恒。实验方法：验证自由落体运动中机械能守恒。 2.2.要注意的问题：实验的误差来源。要注意的问题：实验的误差来源。3.3.速度的测量：做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度的测量：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。速度，等于相邻两点间的平均速度。