85实验：验证机械能守恒定律(自己上课用的)课件.pptx

1、功能关系：功能关系：一、重力做功与重力势能变化的关系一、重力做功与重力势能变化的关系 重力做重力做正功正功，重力势能，重力势能减小减小 重力做重力做负功负功，重力势能，重力势能增加增加二、二、弹簧弹簧弹力做功与弹性势能变化的关系弹力做功与弹性势能变化的关系 弹簧弹簧弹力做弹力做正功正功，弹性势能，弹性势能减小减小 弹簧弹簧弹力做弹力做负功负功，弹性势能，弹性势能增加增加三、合力做功与动能变化的关系三、合力做功与动能变化的关系 合力做合力做正功正功，动能，动能增大增大 合力做合力做负功负功，动能，动能减小减小四、四、重力重力(或弹簧弹力或弹簧弹力)以外的力做功与机械能变以外的力做功与机械能变化的

2、关系化的关系重力重力(或弹簧弹力或弹簧弹力)以外的力做以外的力做正功正功，机械能，机械能增加增加重力重力(或弹簧弹力或弹簧弹力)以外的力做以外的力做负功负功，机械能，机械能减小减小机械能守恒的条件是什么？它有哪些机械能守恒的条件是什么？它有哪些表达形式？表达形式？【复习巩固】【复习巩固】条件条件：只有只有重力或弹力做功。重力或弹力做功。注：此处弹力高中阶段特指弹簧类弹力注：此处弹力高中阶段特指弹簧类弹力表达式：表达式：1212222121mghmvmghmvk1p1k2p2E+E=E+E12E=EKPEE 机械能守恒定律告诉我们，在只有机械能守恒定律告诉我们，在只有重力或弹力做功的系统内，动能

3、与势能重力或弹力做功的系统内，动能与势能相互转化时总的机械能保持不变。下面相互转化时总的机械能保持不变。下面我们通过实验来研究物体运动过程中动我们通过实验来研究物体运动过程中动能与重力势能变化，从而验证机械能守能与重力势能变化，从而验证机械能守恒定律。恒定律。【导入新课】【导入新课】第八章第八章 机械能守恒定律机械能守恒定律8.5 实验：验证机械能守恒定律实验：验证机械能守恒定律思考：思考：我们熟知的运动中，哪些运动满足我们熟知的运动中，哪些运动满足仅有重力或弹力做功？仅有重力或弹力做功？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xy平抛运动平抛运动钩码

4、拉动滑块的运动钩码拉动滑块的运动【参考案例【参考案例1 1】1 1、若、若物体由静止下落高度物体由静止下落高度h时，它的时，它的瞬时速度为瞬时速度为v，那么重力势能的减小量，那么重力势能的减小量为为mgh，动能的增加量，动能的增加量为为 1/2mv2hmgh=mv 212二、二、实验原理实验原理看它们看它们在实验误差允许的范围内是否是在实验误差允许的范围内是否是相等相等，如果相等则验证，如果相等则验证了了机械能守恒机械能守恒借助借助自由落体运动来自由落体运动来验证验证机械能守恒定律机械能守恒定律一、实验目的一、实验目的v2、若、若以重物下落过程中的某一点以重物下落过程中的某一点A为为基准，设重

5、物的质量为基准，设重物的质量为m，测出物体，测出物体对应于对应于A点的速度点的速度vA 再测出物体由再测出物体由A点点下落下落h后经过后经过B点的速度点的速度vB 则在误差则在误差允许范围内，由计算得出允许范围内，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。hmgmvmvAB222121hvBvAAB三、实验三、实验器材：打点计时器、纸带、复写器材：打点计时器、纸带、复写纸、重物、刻度尺、铁架台（带铁夹）、纸、重物、刻度尺、铁架台（带铁夹）、学生电源等。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

6、 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、将打点计时器固定在铁架台上，把纸带的一端用夹子固台上，把纸带的一端用夹子固定在重物上，另一端穿过打点定在重物上，另一端穿过打点计时器的限位孔。计时器的限位孔。2 2、用手提着纸带使重物停靠、用手提着纸带使重物停靠在打点计时器附近。然后先接在打点计时器附近。然后先接通电源，再松开纸带，让重物通电源，再松开纸带，让重物自由下落。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 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

7、数据，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。那就必须要知道物体的质量。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（起始点起始点的速度应该为零，即打点计时器在纸带上打下的速度应该为零，即打点计时器在纸带上打下第一个点时纸带刚开始下落第一个点时纸带刚开始下落）。）。gh=v 21212x=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？第一个点就是纸带刚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

8、个点间的距离应接近2mm。问题问题2 2思考：思考：可以回避起始点吗（可以回避起始点吗（即处理纸带时可以即处理纸带时可以不用到起始点吗不用到起始点吗）?我们可以选取我们可以选取A、B两点，比较它们的机械两点，比较它们的机械能能EA和和EB。若以点。若以点B为为0 势能点，则有：势能点，则有：EKAmghEKB或者研究或者研究A点到点到B点动能增加量在误差点动能增加量在误差允许范围内是否等于重力势能的减少量。允许范围内是否等于重力势能的减少量。hABhmgmvmvAB222121无需测量物体的质量无需测量物体的质量如何测量物体的瞬时速度如何测量物体的瞬时速度?问题问题3 3做匀变速运动的纸带上某

9、点的瞬时速度，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。等于相邻两点间的平均速度。txvvACB2平均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，由于各种摩擦阻力不可避免，所以实际加速度必将小于阻力不可避免，所以实际加速度必将小于g，这样将得到机械能增加的结论，有阻力作用机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，故这种方法也不能用。械能应该是减少的，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律得到的，而我们的目的就是验

10、证机械能守恒定律，所以不能用。机械能守恒定律，所以不能用。思考思考4 4、实验用的纸带一般小于实验用的纸带一般小于1m ，从起始点，从起始点开始大约能打出开始大约能打出20 个点左右。末位置的点个点左右。末位置的点可选择倒数第一个点或倒数第二个点，从这可选择倒数第一个点或倒数第二个点，从这一个点向前数一个点向前数46 个点当初位置的点，可个点当初位置的点，可以减小这两个点的瞬时速度以及两点之间距以减小这两个点的瞬时速度以及两点之间距离（高度离（高度h）测量的误差。）测量的误差。1 1、安装打点计时器时，必须使两纸带限位安装打点计时器时，必须使两纸带限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力。孔在同一

11、竖直线上，以减小摩擦阻力。2 2、应选用质量和密度较大的重物，增大重应选用质量和密度较大的重物，增大重力可使阻力的影响相对减小，增大密度可以力可使阻力的影响相对减小，增大密度可以减小体积，可使空气阻力减小。减小体积，可使空气阻力减小。3 3、选用纸带时应尽量挑选第一、二点间距选用纸带时应尽量挑选第一、二点间距接近接近2mm的点迹清晰且各点呈一条直线的的点迹清晰且各点呈一条直线的纸带。纸带。注注意意事事项项1 1、偶然误差：偶然误差：测量长度时会带来误差测量长度时会带来误差2 2、系统误差：系统误差：实验中重物和纸带下落过程中要克服阻力实验中重物和纸带下落过程中要克服阻力（主要是打点计时器的阻力

12、）做功，故（主要是打点计时器的阻力）做功，故动动能的增加量能的增加量EK 必定稍小于势能的减少量必定稍小于势能的减少量EP 。即即EK 因为有摩擦生热因为有摩擦生热,减少的重力势能一部分转化为内能减少的重力势能一部分转化为内能另一位同学根据同一条纸带，同一组数据，也另一位同学根据同一条纸带，同一组数据，也用重锤在用重锤在OBOB段的运动来验证机械能守恒，不过他段的运动来验证机械能守恒，不过他数了一下：从打点计时器打下的第一个点数了一下：从打点计时器打下的第一个点O O 数起，数起，图中的图中的B B是打点计时器打下的第是打点计时器打下的第9 9个点。因此他用个点。因此他用vB B=gt计算跟计算跟B B点对应的物体的瞬时速度，得到动点对应的物体的瞬时速度，得到动能的增加量为能的增加量为_，这样验证时的系统误差总，这样验证时的系统误差总是使重力势能的减少量是使重力势能的减少量_动能的增加量动能的增加量,原原因是因是_ _。1.23m v是按照自由落体计算的是按照自由落体计算的,对应的下落高度对应的下落高度比实际测得的高度要大。比实际测得的高度要大。