探究動(dòng)能與重力勢(shì)能的轉(zhuǎn)化和守恒課件

1、第3節(jié) 能量守恒定律第1課時(shí) 實(shí)驗(yàn)：探究動(dòng)能與重力勢(shì)能的轉(zhuǎn)化和守恒,1.探究動(dòng)能與重力勢(shì)能的轉(zhuǎn)化與守恒。2.理解實(shí)驗(yàn)原理、掌握實(shí)驗(yàn)方法。3.會(huì)處理實(shí)驗(yàn)所得到的數(shù)據(jù)并得出正確結(jié)論。,動(dòng)能和重力勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化,在上、下坡的山路上騎自行車，動(dòng)能和勢(shì)能均發(fā)生變化,物體的動(dòng)能和重力勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化，那么動(dòng)能和重力勢(shì)能之和將會(huì)怎樣變化呢?下面我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證這個(gè)問(wèn)題。,本實(shí)驗(yàn)借助于重物的自由下落,驗(yàn)證：動(dòng)能和重力勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化過(guò)程中

2、，它們的總和不變,,實(shí)驗(yàn)?zāi)康?（1） 在只有重力做功的自由落體運(yùn)動(dòng)中，物體的重力勢(shì)能和動(dòng)能可以相互轉(zhuǎn)化（忽略空氣的阻力）。設(shè)物體的質(zhì)量為m，下落距離為h時(shí)物體的瞬時(shí)速度為v，則物體的勢(shì)能減少mgh，動(dòng)能增加 ，故有,【實(shí)驗(yàn)原理】,mgh＝,,？,要判斷上式是否成立，需要測(cè)量哪些物理量？,如何測(cè)量這些物理量？,（2）在紙帶上任意選取一點(diǎn)A作為參考點(diǎn)，計(jì)算出打該點(diǎn)時(shí)重物的動(dòng)能，在紙帶上再選一點(diǎn)B，計(jì)算出B點(diǎn)的動(dòng)能和重力勢(shì)能

3、之和，然后和A點(diǎn)的相比較。,需 要 測(cè) 量：,所選參考點(diǎn)A及紙帶上其他各點(diǎn)的速度、各點(diǎn)到參考點(diǎn)A的距離。,,,,,h,測(cè)量這些物理量，需要哪些器材？,重物、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、交流電源、鐵架臺(tái)、夾子、毫米刻度尺,實(shí)驗(yàn)器材,,打點(diǎn),實(shí)驗(yàn)步驟：,①按照如上圖所示裝置安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器②將紙帶穿過(guò)計(jì)時(shí)器，下端與重物相連③接通電源，待計(jì)時(shí)器工作穩(wěn)定后釋放紙帶④及時(shí)切斷電源，取下紙帶，標(biāo)上紙帶號(hào)⑤更換紙帶，重復(fù)以上步驟⑥整理器材，使器材復(fù)位,

4、數(shù)據(jù)處理：（方法一）,在打好點(diǎn)的紙帶中挑選“點(diǎn)跡清楚且第一、二兩點(diǎn)間距離約為2mm”的一條紙帶，記下第一個(gè)點(diǎn)的位置O，并在紙帶上從任意點(diǎn)開始依次選取幾個(gè)連續(xù)的點(diǎn)1、2、3……，并用刻度尺依次測(cè)出各點(diǎn)到位置O的距離，這些距離就是物體運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)1、2、3、……時(shí)下落的高度h1、h2、h3……,就可求出重力勢(shì)能的減少量，用平均速度就是中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度的方法 ，計(jì)算出各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度v1、v2、v3……即可求出該點(diǎn)的動(dòng)能。,表一,我們可以選取

5、A、B兩點(diǎn)，比較它們的機(jī)械能EA和EB,以點(diǎn)B為零勢(shì)能參考點(diǎn)，則有： EKA＋mgh＝EKB,數(shù)據(jù)處理：（方法二）,表二,結(jié) 論：,在誤差允許的范圍內(nèi)，物體在自由下落的過(guò)程中，動(dòng)能和重力勢(shì)能之和保持不變,(1)由于測(cè)量長(zhǎng)度帶來(lái)的誤差屬偶然誤差，減小的辦法是多測(cè)幾次取平均值。 (2)實(shí)際上重物和紙帶下落過(guò)程中要克服阻力(主要是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的阻力)做功，故動(dòng)能的增加量ΔEK必定稍小于勢(shì)能的減少量ΔEP

6、，這屬于系統(tǒng)誤差。,【誤差分析】,1.選擇重物時(shí)，選輕一點(diǎn)的好還是重一點(diǎn)的好？為什么？,我們要求重物做自由落體運(yùn)動(dòng)，而阻力是不可避免地存在的，為了減少阻力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，應(yīng)選用密度較大的重物。,問(wèn)題與討論,2.安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，應(yīng)注意什么問(wèn)題？ 計(jì)時(shí)器平面與紙帶限位孔調(diào)整在豎直方向，計(jì)時(shí)器要穩(wěn)定在鐵架臺(tái)上，并將計(jì)時(shí)器伸出桌外。3.這樣做的目的是什么? 減小紙帶與限位孔的摩擦帶來(lái)的實(shí)驗(yàn)誤差；保證重物有足夠的下落空間，以便

7、在紙帶上能夠打出較多的點(diǎn)，有利于進(jìn)行計(jì)算。,4.實(shí)驗(yàn)時(shí)，接通電源和釋放紙帶的順序怎樣？ 先通電源，再釋放紙帶。5.釋放紙帶時(shí)應(yīng)注意什么問(wèn)題？ 釋放紙帶前，重物應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，以便能打出較多的點(diǎn)。拉穩(wěn)紙帶的上端，確保重物由靜止釋放。,1.在《驗(yàn)證機(jī)械能轉(zhuǎn)化與守恒》的實(shí)驗(yàn)中，下列操作正確的是( ) A．先釋放重物，后接通電源B．用秒表測(cè)量重物下落的時(shí)間C．打完一條紙帶后，立即切斷電源D．

8、選用重錘后要稱質(zhì)量,C,2.在“驗(yàn)證機(jī)械能的轉(zhuǎn)化和守恒”的實(shí)驗(yàn)中，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的電源的頻率為50Hz，查得當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間=9.8m/s2,測(cè)得所用的重物的質(zhì)量為1.00kg。實(shí)驗(yàn)中得到一條如圖所示點(diǎn)跡清晰的紙帶，把第一個(gè)點(diǎn)記作O，另選連續(xù)的4個(gè)點(diǎn)A、B、C、D作為測(cè)量的點(diǎn)，經(jīng)測(cè)量知道A、B、C、D各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別為62.99cm、70.18cm、77.76cm、85.73cm，根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物由O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)，重力勢(shì)

9、能的減少量等于______焦，動(dòng)能的增加量等于______焦(取3位有效數(shù)字)。,7.62,7.57,2.33,2.31,2,3.在“驗(yàn)證機(jī)械能的轉(zhuǎn)化和守恒"的實(shí)驗(yàn)中,已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz ,查得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭= 9.80m/s2 , 測(cè)得所用的重物的質(zhì)量為1.00kg,實(shí)驗(yàn)運(yùn)用公式mv2/2=mgh時(shí),從幾條打上點(diǎn)的紙帶中挑選第一第二點(diǎn)間的距離接近______mm并且點(diǎn)跡清楚的紙帶（如圖所示）進(jìn)行

10、測(cè)量，把第一個(gè)點(diǎn)記作O，另選連續(xù)的4個(gè)點(diǎn)A、B、C、D作為測(cè)量的點(diǎn)，經(jīng)測(cè)量知道A、B、C、D各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別為19.63cm,23.74cm、28.22cm、33.12cm。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物由O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，重力勢(shì)能的減少量等于_____J，動(dòng)能的增加量等于_______J．(取3位有效數(shù)字).,4.在機(jī)械能的轉(zhuǎn)化和守恒實(shí)驗(yàn)中，要驗(yàn)證重錘下落時(shí)重力勢(shì)能的減少量等于它動(dòng)能的增加量，以下步驟僅是實(shí)驗(yàn)中的一部分，在這些步驟

11、中多余的或錯(cuò)誤的有( ) A．用天平稱出重錘的質(zhì)量B．把電火花計(jì)時(shí)器固定到鐵架臺(tái)上，并用導(dǎo)線把它和低壓交流電源連接起來(lái)C．把紙帶的一端固定到重錘上，另一端穿過(guò)電火花計(jì)時(shí)器的限位孔，把重錘提升到一定的高度D．接通電源，釋放紙帶E．用秒表測(cè)出重錘下落的時(shí)間,ABE,5.下列關(guān)于“驗(yàn)證機(jī)械能的轉(zhuǎn)化和守恒”的實(shí)驗(yàn)誤差的說(shuō)法中，正確的是（ ）A.重物的質(zhì)量測(cè)量不準(zhǔn)會(huì)產(chǎn)生誤差B.重物的質(zhì)量大一些,有利于減小誤差C