《新设计物理必修二浙江专用课件：第七章 机械能守恒定律 第10节》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新设计物理必修二浙江专用课件：第七章 机械能守恒定律 第10节（23页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、课堂导学 第10节节 实验实验 验证验证 机械能守恒定律 学考报告 知识识内容验证验证 机械能守恒定律考试试要求 学考选选考 基本要求 1 理解验证验证 机械能守恒定律的思路 明确需要的器材及测测量的物理量 2 能控制实验实验 条件 正确地进进行实验实验 操作 3 会根据纸带测纸带测 定下落的距离 掌握测测量瞬时时速度的方法 4 能根据实验实验 数据得出实验结论实验结论 课堂导学 发发展要求 1 会推导导匀变变速直线线运动动中 中间时间时 刻的瞬时时速度等于这这段时时 间间内的平均速度 2 能对实验误对实验误 差的产产生原因作定性分析 并采取措施减小误误差 说说明不要求定量分析实验误实验误 差
2、 课堂导学 一 实验原理 等于 1 在只有重力做功的自由落体运动动中 物体的重力势势能减小 动动能增加 如果重力势势 能的减小量 动动能的增加量 就验证验证 了机械能守恒定律 2 两种验证验证 方案 1 若以重物下落的起始点O为为基准 设设重物的质质量为为m 测测出重物自起始点O下落 距离h时时的速度v 则则在误误差允许许范围围内 由计计算得出 mgh 机械能守恒 定律即被验证验证 课堂导学 2 若以重物下落过过程中的某一点A为为基准 设设重物的质质量为为m 测测出重物对应对应 于A点 的速度vA 再测测出重物由A点下落 h后经过经过 B点的速度vB 则则在误误差允许许范围围内 由 计计算得出
3、 mg h 机械能守恒定律即被验证验证 图1 课堂导学 二 实验器材 铁铁架台 带纸夹带纸夹 重物 带夹带夹 子 复写纸纸 导线导线 毫 米刻度尺 低压压交流电电源 4 6 V 三 实验步骤 1 安装置 按图图2甲所示把打点计时计时 器安装在铁铁架台上 用导线导线 把打点计时计时 器与电电源 连连接好 图2 电电磁打点计时计时 器 纸带纸带 课堂导学 2 打纸带纸带 在纸带纸带 的一端把重物用夹夹子固定好 另一端穿过过打点计时计时 器的限位孔 用手竖竖直提起纸带纸带 使重物停靠在打点计时计时 器附近 先接通电电源后放手 让让重物拉 着纸带纸带 自由下落 重复几次 得到3 5条打好点的纸带纸带
4、3 选纸带选纸带 从打好点的纸带纸带 中挑选选点迹清晰且开始的两点间间距接近2 mm的一条纸纸 带带 在起始点标标上0 以后任取间间隔相同时间时间 的点依次标标上1 2 3 4 测测距离 用刻度尺测测出0到1 2 3 的距离 即为对应为对应 下落的高度h1 h2 h3 课堂导学 四 数据处理 2 机械能守恒定律的验证验证 课堂导学 方法三 图图象法 如图图3所示 图3 课堂导学 五 误差分析 1 本实验实验 的误误差主要是由纸带测纸带测 量产产生的偶然误误差以及重物和纸带纸带 运动动中的空气阻 力及打点计时计时 器的摩擦阻力引起的系统误统误 差 2 测测量时时采取多次测测量求平均值值的方法来减
5、小偶然误误差 安装打点计时计时 器使两限位孔 中线竖线竖 直 并且选择质选择质 量适当大些 体积积尽量小些的重物来减小系统误统误 差 课堂导学 六 实验注意事项 1 打点计时计时 器安装要稳稳固 并使两限位孔的中线线在同一竖竖直线线上 以减小摩擦阻力 2 应选应选 用质质量和密度较较大的重物 增大重力可使阻力的影响相对对减小 增大密度可以 减小体积积 可使空气阻力相对对减小 3 实验时实验时 应应先接通电电源 让让打点计时计时 器正常工作后再松开纸带让纸带让 重物下落 4 本实验实验 中的两种验证验证 方法均不需要测测重物的质质量m 课堂导学 典 例 精 析 一 实验原理和实验步骤 例1 某同
6、学为验证为验证 机械能守恒定律编编排了如下实验实验 步骤骤 A 用天平称出重物的质质量 B 把纸带纸带 固定到重物上 并把纸带纸带 穿过过打点计时计时 器 提升到一定高度 C 拆掉导线导线 整理仪仪器 D 断开电电源 换换上新纸带纸带 重做两次 E 用秒表测测出重物下落的时间时间 F 用毫米刻度尺测测出计计数点与起点的距离 记录记录 数据 并计计算出结结果 得出结论结论 G 把打点计时计时 器接到低压压交流电电源上 课堂导学 H 接通电电源 释释放纸带纸带 I 把打点计时计时 器接到低压压直流电电源上 J 把打点计时计时 器固定到桌边边的铁铁架台上 上述实验实验 步骤骤中错误错误 的是 可有可
7、无的是 其余正确且必要的步 骤骤按实验实验 操作顺顺序排列是 均只需填步骤骤的代号 解析 对对于物理实验实验 掌握实验实验 原理和操作方法是最基本的要求 只有掌握了实验实验 原理 才能判断出实验实验 步骤骤中哪些是错误错误 的 哪些是必要的 只有亲亲自动动手进进行认认 真的操作 才能正确地对实验对实验 步骤骤按序排列 上述实验实验 步骤骤中错误错误 的是E和I 因为实验为实验 中不需要用秒表测测定时间时间 打点计时计时 器应应 使用低压压交流电电源 可有可无的实验实验 步骤骤是A 其余正确且必要的步骤骤按实验实验 操作 顺顺序排列是 JGBHDCF 答案 E I A JGBHDCF 课堂导学
8、二 实验数据的处理方法 例2 在 验证验证 机械能守恒定律 的实验实验 中 实验实验 装置如图图4甲所示 图4 课堂导学 1 该实验该实验 中使用电电火花计时计时 器 它的工作电压电压 是 填 交流220 V 交 流6 V以下 或 直流6 V以下 纸带纸带 下端所挂重物应选图应选图 乙中的 重物比 较较合适 填所选选重物的字母 2 按照正确的操作得到如图图丙所示的纸带纸带 其中打O点时释时释 放重物 A B C是打 点计时计时 器连续连续 打下的三个点 该该同学用毫米刻度尺测测量O点到A B C各点的距离 并记录记录 在图图丙中 单单位cm 已知打点计时计时 器打点时间间时间间 隔为为0 02
9、 s 重物质质量为为 0 5 kg 当地重力加速度g取9 8 m s2 这这三个数据中不符合有效数字读读数要求的是 现选现选 取重物在OB段的运动进动进 行数据处处理 则则打B点时时重物的速度为为 m s OB段动动能增加量为为 J 重力势势能减少量为为 J 计计算结结果均保留三 位有效数字 课堂导学 即使在操作规规范 数据测测量及数据处处理很准确的前提下 该实验测该实验测 得的 Ep 也一定略大于 Ek 这这是实验实验 存在系统误统误 差的必然结结果 试试分析该实验误该实验误 差产产 生的主要原因 课堂导学 解析 1 电电火花计时计时 器的工作电压电压 是交流220 V 纸带纸带 下端所挂重
10、物应选图应选图 乙中的 质质量较较大的C比较较合适 2 这这三个数据中不符合有效数字读读数要求的是12 8 缺少有效数字 打B点时时重 物的速度为为 课堂导学 答案 1 交流220 V C 2 12 8 1 57 0 616 0 627 重物在下落时时要受 到阻力作用 对纸带对纸带 的摩擦力 空气阻力 课堂导学 三 实验创新 例3 利用气垫导轨验证垫导轨验证 机械能守恒定律 实验实验 装置示意图图如图图5所示 图5 1 实验实验 步骤骤 将气垫导轨垫导轨 放在水平桌面上 桌面高度不低于1 m 将导轨调导轨调 至水平 用游标标卡尺测测量挡挡光条的宽宽度l 9 30 mm 课堂导学 由导轨标导轨标
11、 尺读读出两光电门电门 中心之间间的距离s cm 将滑块块移至光电门电门 1左侧侧某处处 待砝码码静止不动时动时 释释放滑块块 要求砝码码落地 前挡挡光条已通过过光电门电门 2 从数字计时计时 器 图图中未画出 上分别读别读 出挡挡光条通过过光电门电门 1和光电门电门 2所用的时时 间间 t1和 t2 用天平称出滑块块和挡挡光条的总质总质 量M 再称出托盘盘和砝码码的总质总质 量m 课堂导学 2 用表示直接测测量量的字母写出下列所求物理量的表达式 滑块块通过过光电门电门 1和光电门电门 2时时瞬时时速度分别为别为 v1 和v2 当滑块块通过过光电门电门 1和光电门电门 2时时 系统统 包括滑块块 挡挡光条 托盘盘和砝码码 的总总 动动能分别为别为 Ek1 和Ek2 在滑块块从光电门电门 1运动动到光电门电门 2的过过程中 系统势统势 能的减少 Ep 重 力加速度为为g 3 如果 Ep 则则可认为验证认为验证 了机械能守恒定律 课堂导学 解析 由导轨标导轨标 尺读读出两光电门电门 中心之间间的距离 s 80 30 cm 20 30 cm 60 00 cm 课堂导学 两光电门电门 中心之间间的距离s即砝码码和托盘盘下落的高度 系统势统势 能的减小量 Ep mgs 最后对对比Ek2 Ek1与 Ep数值值大小 在误误差允许许的范围围内相等 就验证验证 了机械能 守恒定律
