高中物理 5.9實驗驗證機械能守恒定律精品課件 新人教版必修2

1、新課標人教版課件系列,《高中物理》必修２,5.9《實驗：驗證機械能守恒定律》,教學(xué)目標,知識與技能1、會用打點計時器打下的紙帶計算物體運動的速度。2、掌握驗證機械能守恒定律的實驗原理。過程與方法通過用紙帶與打點計時器來驗證機械能守恒定律，體驗驗證過程和物理學(xué)的研究方法。情感、態(tài)度與價值觀通過實驗驗證，體會學(xué)習的快樂，激發(fā)學(xué)習的興趣；通過親身實踐，樹立“實踐是檢驗真理的唯一標準”的科學(xué)觀。培養(yǎng)學(xué)生的觀察和實踐能力，培養(yǎng)學(xué)

2、生實事求是的科學(xué)態(tài)度?！窘虒W(xué)重點】掌握驗證機械能守恒定律的實驗原理。【教學(xué)難點】驗證機械能守恒定律的誤差分析及如何減小實驗誤差的方法。,驗證自由下落過程中機械能守恒，圖示紙帶的左端是用夾子夾重物的一端。,驗證機械能守恒定律,,⑴要多做幾次實驗，選點跡清楚，且第一、二兩點間距離接近2mm的紙帶進行測量。,⑵用刻度尺量出從0點到1、2、3、4、5各點的距離h1、h2、h3、h4、h5，利用“勻變速直線運動中間時刻的即時速度等于該段位

3、移內(nèi)的平均速度”，算出2、3、4各點對應(yīng)的即時速度v2、v3、v4，驗證與2、3、4各點對應(yīng)的重力勢能減少量mgh和動能增加量mv2/2是否相等。,⑶由于摩擦和空氣阻力的影響，本實驗的系統(tǒng)誤差總是使,⑷本實驗不需要測重物的質(zhì)量。,例1.“驗證牛頓第二定律”及“驗證機械能守恒定律”這兩個實驗，它們的共同之處是( )A．都要用打點計時器B．都要用天平測質(zhì)量C．都要用刻度尺測位移D．都要計算瞬時速度,AC,練習1.在《

4、驗證機械能守恒定律》的實驗中，需直接測量的物理量是 ( ) A．重物的質(zhì)量B．重力加速度C．重物下落的高度D．與下落高度對應(yīng)的重物的瞬時速度,C,例2.在《驗證機械能守恒定律》的實驗中，下列操作正確的是( ) A．先釋放重物，后接通電源B．用秒表測量重物下落的時間C．打完一條紙帶后，立即切斷電源D．每打完一條紙帶，活動復(fù)寫紙位置,CD,練習2.在驗證機械能守恒定律的實驗中要用到

5、的器材和測量儀器有________．A．打點計時器B．低壓交流電源C．秒表D．重錘 E．鐵架臺和復(fù)夾F．紙帶G．刻度尺H．天平,ABDEFG,例3.在下面三個力學(xué)實驗中A．驗證牛頓第二定律B．驗證機械能守恒定律C．碰撞中的動量守恒(1)實驗中要使用打點計時器的有_____________．(2)實驗中要求物體通過某點即時速度的有_____________．(3)實驗中必須用天平測物體質(zhì)量的有______

6、_______．(4)實驗中要用刻度尺量長度的有_____________．(5)實驗中需要平衡摩擦力的有_______________．,A B,B,A C,A B C,A,練習3.在“驗證機械能守恒定律”的實驗中：(1)現(xiàn)有器材是：打點計時器；低壓電源；紙帶；帶夾子的重物；刻度尺；天平；導(dǎo)線；鐵架臺。其中該實驗不需要的器材是______。(2)實驗中，要從幾條打上點的紙帶中挑選第一、二兩點間的距離接近 _____mm并且點跡

7、清晰的紙帶進行測量。(3)某學(xué)生在實驗中器材安裝正確，操作規(guī)范，所用交流電的頻率為50Hz，但驗證結(jié)果是重物增加的動能稍小于它減少的重力勢能，其主要原因是_______________________________________。,天平,h=gt2/2=10×0.022/2=0.002m=2mm,紙帶受到的摩擦和空氣阻力做負功,例4． 某學(xué)生在驗證機械能守恒定律的實驗中有如下操作步驟，試按合理的順序步驟序號填在下面的線上

8、：____________________________________．A．斷開電源，取下紙帶，選出前兩個點間距離接近2mm的紙帶；B．把紙帶固定在重錘上；C．將紙帶穿過打點計時器，并把紙帶上提使重錘停在靠近打點計時器的地方；D．把打點計時器固定在放于桌邊的鐵架臺上，并與低壓交流電源相連接；E．接通電源，同時釋放紙帶；F．求出重錘重力勢能的減少量△EP和動能的增加量△EK，比較△EP和△EK得出實驗結(jié)論；G．用刻度尺量

9、出所選取的計數(shù)點到打下的第一個點0之間的距離．,DBCEAGF,練習4． 在驗證機械能守恒定律的實驗中：A．帶重錘的紙帶穿過打點計時器，用手將紙帶豎直提起B(yǎng)．用天平測出重錘的質(zhì)量C．把打點計時器豎直固定在鐵架臺上D．把打點計時器接上低壓交流電源E．松開紙帶，使重錘自由下落F．閉合電鍵G．重做幾次，選出第一、二點間距離接近2mm，點子清晰的紙帶H．在紙帶上，記下第一個點的位置0，并在紙帶上依次選取幾個點標出0、1、2、

10、3……I．計算出與各點對應(yīng)的速度V1、V2……和測出各點到0點的距離h1、h2……把數(shù)據(jù)填入表格J．算出重物運動到點1、2、3……時減少的重力勢能以及增加的動能，進行驗證．在上述步驟中不必要的是____________________．將必要的步驟前面的字母按合理的順序排列出來，______________________________________．,C、D、A、F、E、G、H、I、J,B,例5.在用自由落體運動驗證機械能

11、守恒定律的實中，(1)若用公式v=gt計算瞬時速度進行驗證，打點計時器所接交流的頻率為50Hz，甲、乙兩條實驗紙帶，應(yīng)選________________紙帶為好（圖）(2)若通過測量紙帶上某兩點間距離來計算瞬時速度進行驗證的話，設(shè)已測得點2到4點之間距離為S1，點0到點3之間距離為S2，打點周期為T，為驗證自重物開始下落到打點計時器打下點3這段時間內(nèi)機械能守恒，實驗結(jié)果應(yīng)滿足S1、S2、T之間的關(guān)系為________________

12、_______．(3)重物選取的原則應(yīng)是_________________________,甲,S2=S12/(8gT2),重力遠遠大于阻力,練習5.在用打點計時器驗證機械能守恒定律的實驗中，物體從靜止落下，并在紙帶上打下從0開始的一系列的點，已知所用電源頻率為50Hz，每打5個點取一個計數(shù)點，各計數(shù)點與第一個點0之間的距離見下表,(1)則實驗所測重力加速度值為__________________；(2)計數(shù)點2所對應(yīng)的即時速度值為

13、___________________；(3)實驗中是否需要測出重物質(zhì)量?_____________；因為___________．,9.77m/s2,197.95cm/s,不需要,實驗并不需要知道動能和勢能的具體數(shù)值,根據(jù)mgh=mv2/2可消去m,例6.為了驗證物體在自由下落過程中機械能是守恒的，將m=0.5kg的重物系上一紙帶，并將紙帶穿過打點計時器，當重物自由下落時，得到如圖所示的記錄紙帶，已知打點周期T=0.02s（設(shè)當?shù)氐闹?/p>

14、力加速度g=9.9m/s2）①計算打A、B兩點時重物下落的速率VA=_________________，VB=_____________．②以A、B兩點為例，驗證機械能是否守恒?△Ek=_____________，mgh=_______________．結(jié)論_____________________________．,1.5m/s,2.1m/s,0.54J,0.53J,在誤差允許范圍內(nèi)機械能守恒．,練習6.斜面長100cm，高60c

15、m，某同學(xué)以質(zhì)量為400g的小車沿斜面下滑來驗證機械能守恒定律，他從記錄小車運動的打點紙帶上選取了A、B、C、D四個計數(shù)點，已知每相鄰兩點間對應(yīng)的時間間隔為0.1s，A與B、B與C、C與D之間的距離分別為10cm、15cm、20cm，則小車由紙帶上對應(yīng)打B點時運動到打C點時，小車動能增加了_________________J，重力勢能減小了__________________J．實際上此過程機械能并不守恒是由于_____________

16、________ ，若減小斜面傾角，將使本實驗的誤差__________．（填“增大”、“減小”、“不變”）．,增大,0.3,0.35,摩擦力對小車做了功,例七.在"驗證機械能守恒定律"的實驗中,已知打點計時器所用電源的頻率為50Hz ,查得當?shù)氐闹亓铀俣萭=9.80m/s2 , 測得所用的重物的質(zhì)量為1.00kg,實驗運用公式mv2/2=mgh時,從幾條打上點的紙帶中挑選第一第二點間的距離接近______mm并且

17、點跡清楚的紙帶（如圖所示）進行測量，把第一個點記作O，另選連續(xù)的4個點A、B、C、D作為測量的點，經(jīng)測量知道A、B、C、D各點到O點的距離分別19.63cm,23.74cm、28.22cm、33.12cm。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物由O點運動到B點，重力勢能的減少量等于_____J，動能的增加量等于_______J．(取3位有效數(shù)字).,2,2.33,2.31,練習7.在重錘帶動紙帶自由下落，用打點計時器驗證機械能守恒的實驗時，打點計時器打

18、出的紙帶如下圖所示．重錘的質(zhì)量用m表示，根據(jù)紙帶上的數(shù)據(jù)，重錘在B點的動能是__________________，重錘在E點的動能是_____． 在上述過程中，重錘重力勢能變化是______________．（記數(shù)點A、B、C……F均為相鄰的打點）,2.47m(J),3.94m(J),1.48m(J),練習8.在驗證機械能守恒定律時，將重物自由下落，紙帶記錄如圖所示．（計算結(jié)果取2位有效數(shù)字）T=0.02s圖中紙帶左端為與重物相連

19、端，0點為重物靜止時所記錄的點，ABC三個記數(shù)點為打點計時之點，則重物下落hB距離時，其速度VB可用計算式VB=_________ 進行計算，根據(jù)圖示數(shù)據(jù)求出VB=__________m/s；重物重力勢能減少量為___________，動能增加量為__________________，兩者不完全相同的原因是__________________．實驗中需要的測量儀器是____________________________