【高一物理新课标教学课件】验证机械能守恒定律（沪科版必修）.pptVIP

* 第2课时 实验：验证机械能守恒定律 1、知道怎样验证机械能守恒。 2、会通过打点计时器或DIS系统来验证机械能守恒。 3、能对实验结果进行分析论证，并指出误差的来源。 实验目的： 验证机械能守恒定律 实验原理： 1、比较在只有重力做功的过程中减少的重力势能 与增加的动能 的大小关 系。如果在误差范围内近似相等，则证明机械能守恒。 2、比较在只有重力做功的过程中，初末位置的机械能，如果在误差范围内近似相等，则证明机械能守恒。 要得到动能和重力势能，我们需要测量哪些物理量呢? 物体的高度 物体的初速度 ，末速度 物体的质量需要测量吗？ 对同一个物体的重力势能和动能的转化不需要测质量，设质量为m，代入公式计算，动能和势能中都表示为m的倍数，直接进行比较就可以了。 实验方案一： 用自由下落的重物和打点计时器验证机械能守恒 铁架台（带铁夹）、电火花计时器或打点计时器、重锤（带铁夹）、纸带、复写纸片、直尺、导线、电源 实验器材： 我们的实验装置如图所示，请大家想一想，都要用到哪些器材呢？ 实验设计和思考： 1、重锤带着纸带下落过程中受到几个力的作用呢？ 重锤下落中受到重力、空气阻力、限位孔的摩擦力 2、怎样减少空气阻力和摩擦力的影响？ 选用质量大体积小的重锤可以减小影响。安装仪器时要注意使打点计时器的两个限位孔处于竖直状态，减少摩擦 实验步骤： 1、按图安装好实验装置，并把 打点计时器调节到竖直平面内。 2、将纸带一端夹在重物的夹子上， 另一端穿过计时器，提在手中。 3、接通电源，待计时器工作稳定后释放纸带。 4、关闭电源，取下纸带，并标好纸带编号。 5、更换纸带，重复2-4步，多打几条纸带。 6、整理仪器，并处理纸带。 数据的处理： 选择纸带上点迹比较清晰的一点作为起点，并将其标记为0点，然后依次每隔一个点取一个计数点1，2，3，4，5。测量出各相邻计数点间的距离h，填入表格。 4 5 速度v 距离h 3 2 1 位置 根据公式 计算1点速度，同理根据公式 ……计算各点的速度，填入表格。 假设物体的质量为m，根据公式计算打下各点时的动能。 以0点为参考平面，计算各点的重力势能。 比较1-2，1-3，1-4的重力势能变化量与动能改变量的大小关系，看它们在误差允许范围内是否近似相等，验证机械能守恒定律。 误差的分析： 由于空气阻力和限位孔的摩擦作用，物体的重力势能减少量总是比获得的动能要大。 实验方案二： 用单摆和DIS装置验证机械能守恒 实验装置如图，把一个摆球用细线悬挂起来并拉到一定的高度，然后放开，摆球在摆动过程中，动能和势能发生相互转化，忽略空气的阻力影响，因只有重力对其做功，所以机械能守恒。 取摆球摆动时最低点为零势点，将光电门传感器固定 在不同点，设此点的高度为h，则在光电门传感器处摆 球的机械能为 ，比较不同位置的机 械能是否相同。 实验原理： 1、将DIS机械能守恒实验器按装配图安装好，把光电门传感器固定在实验器的A点，并接入数据采集器的第一通道； 2、将小摆球用磁铁夹吸住，固定在A点上方5～10厘米处； 实验过程与数据分析 3、移动光电门传感器固定臂，使用测平器观察并调整光电门的透光孔并使其正好在A点； 4、打开“计算表格”，点击“自动记录”中的“开始”，释放摆球，当摆球通过光电门传感器后，阻止摆球回摆； 5、移动光电门传感器固定臂，使用测平器观察并调整光电门的透光孔分别位于B、C、D点，重复步骤4，获得四次实验数据； 6、点击“变量”分别定义“h”“m”表示光电门距零势点的高度和摆球的质量，并输入相应的数据； 7、点击“公式”，输入计算摆球速度和摆球在各点的机械能公式，得到实验结果； 8、由结果可见：摆球在四个点的机械能变化范围小于5％。在误差范围内，可得出结论：在只有重力做功的情况下，机械能守恒。 1、在“用打点计时器验证机械能守恒定律”的实验中，下面叙述正确的是 （ ） A．应用天平称出重物的质量 B．应当选用点迹清晰的纸带，选的计数点应适当距离远些并多选几个 C．操作时应先放纸带，后接通电源 D．打点计时器应接在电压为4～6V的直流电源上 B 解析：物体的质量设为m，则动能和重力势能都可以表示出来，最后比较是否相同，带着m比较就可以，所以A错。距离远些多选几个点计算可以减小误差，B对。先接通电源可以保证第一个点是从静止开始的，故C错。打点计时器应接4-6V的交流电源，故D错。