《高一物理课件（广东专用）：第四章 第五节《验证机械能守恒定律》（粤教必修二）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高一物理课件（广东专用）：第四章 第五节《验证机械能守恒定律》（粤教必修二）（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第五节 验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律1机械能守恒定律是可以通过理论推导出来的定律，用实验不仅可检验机械能守恒定律，而且还可检验物理理论2学会设计实验，通过正确理解机械能守恒定律的内容和_，设计验证实验成立条件3学会数据处理，从实验结果中分析数据，得出结论要点1创新实验方案设计1用气垫导轨验证机械能守恒定律(1)在该实验中选取气垫导轨、光电门、数字计时器等器材，如图 451 所示安装实验装置，图中 m 为滑块质量，l 为挡光板长度，G1、G2 为光电门 图 451(2)将滑块从轨道上端某一处滑下，测出它通过光电门 G1和 G2 时的速度 v1 和 v2，可得到 G1 到 G2 这段位移中
2、滑块的动(3)再算出 G1 到 G2 这段位移中滑块重力势能的减少量Ep，比较Ek 和Ep，得到EkEp 的结论，从而证明机械能守恒2用自由落体和打点计时器验证机械能守恒定律图 452(1)安装：如图 452 所示，将打点计时器固定在铁架台上，用导线将打点计时器与低压交流电源相连接(2)接电源，打纸带：把纸带的一端在重物上用夹子固定好，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手提着纸带使重物停靠在打点计时器附近，接通电源，待打点稳定后松开纸带，让重物自由下落重复几次，打下 35 条纸带(3)选纸带：选取点迹较为清晰的纸带；挑选纸带上第一个点及距离第一个点较远的点，并依次标上 0、1、2、3、(4)数据
3、测量：测出 0 到点 1、点 2、点 3、的距离，即为对应的下落高度 h1、h2、h3、(5)数据处理：利用打点计时器在纸带上记录下物体自由下落的高度 h，计算出瞬时速度 v，便可验证物体重力势能的减少3利用平抛运动验证机械能守恒定律(1)运用如图 453 所示的装置，让小球从光滑斜轨道的某一高度处由静止开始滚下小球离开轨道时做平抛运动图 453(2)测出图中平台高度 H、小球在光滑斜轨道上由静止开始滚下时离平台的高度 h 以及小球做平抛运动时的水平位移 s.【例1】为进行“验证机械能守恒定律”的实验，有下列器材可供选择：铁架台、打点计时器、复写纸、纸带、低压直流电源、天平、秒表、导线、开关，
4、其中不必要的器材是_，缺少的器材是_.解析：打点计时器工作是需要用交流电源的，故低压直流电源应该换成低压交流电源；在该实验中，物体的质量可以不用测量，用不到天平；打点计时器已经起到计时的作用了，秒表多余，而且打点计时器比秒表计时更精确低压交流电源、重锤、答案：低压直流电源、天平、秒表刻度尺1如图 454 所示，光滑水平轨道与光滑圆弧轨道相切，轻弹簧的一端固定在轨道的左端，OP 是可绕 O 点转动的轻杆，且摆到某处就能停在该处；另有一小钢球(可看做质点)现在利用这些器材测定弹簧被压缩时的弹性势能图 454重力质量(1)还需要的器材是_、_天平刻度尺(2)以上测量实际上是把对弹性势能的测量转化为对
5、_的测量，进而转化对_和_的直接测量高度势能要点2实验注意事项及数据分析1落体法验证机械能守恒定律的注意事项(1)安装打点计时器时，必须使穿纸带的两限位孔在同一竖直线上，以减少纸带和限位孔的摩擦(2)纸带应保持竖直，平直不卷曲，避免人为增大摩擦阻力(3)纸带选取：点迹清晰、点成一线及第 1、2 点间间距接近 2 mm 这样的纸带最合适(4)测量下落高度时，必须从起点开始算测量，物体的质量选取要尽量大些，以减小因摩擦造成的相对误差(6)数据计算时，应注意重力加速度 g 取当地的值的，而我们的实验目的是验证机械能守恒定律，显然，运用该式求解速度不妥(8)不能用公式 vgt 求物体下落速度该式认为物
6、体下落的运动加速度为 g，而实际上在实验中不可避免地受到各种摩擦力的作用，如计时器的限位孔与纸带的阻力等因此下落的加速度必将小于 g，而下落高度是直接测量值这样得到的是机械能增加的结论，而有阻力作用时机械能应为减小的，故这种方法不能使用2纸带打点数据的分析(1)vnhn1hn12T，即物体在做匀变速直线运动时，某一中间时刻的瞬时速度等于过程中的平均速度，这种方法能准确地反映实验的实际，直接从纸带中求出实际速度，因此在数据处理中，我们可以使用该种方法(2)数据处理除了数学分析以外，还可以用作图法来进行处理【例2】在“验证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz，查得当地
7、的重力加速度 g9.8 m/s2，测得所用重物的质量为1.00 kg，实验中得到的一条点迹清晰的纸带如图 455所示，把第一个点记为O，另选连续的4 个点A、B、C、D作为测量点，待测量后得到A、B、C、D 各点到O点的距离分别为62.99 cm、70.18 cm、77.76 cm、85.73 cm.根据以上数据，可知重物由 O 点运动到 C 点，重力势能的减少量等于_J，动能的增加量等于_J(取三位有效数字)图 455思路点拨：重力势能的减少量等于mgh, O 为第一个点，动能为零，动能的增加量等于 C 点的动能，所以从纸带数据求C点的速度后可得动能的增加量由O 点到C 点，重力势能的减少量
8、为Epmghc1.009.877.76102J7.62 J解析：交流电源频率f50 Hz，则答案：7.627.572在用落体法验证机械能守恒定律的实验中：(1)所用重锤的质量 m1.0 kg，打点计时器所用电源频率为50 Hz，打下的纸带如图456所示(图中的数据为从起始点 O到该点的距离)，则在打 B 点时，重锤的速度 vB_m/s，重锤的动能 EkB_J，从开始下落到打 B 点时，重锤的势能减少量是_J.(取两位有效数字)0.790.310.32图 456(2)根据纸带算出各点的速度 v，量出下落距离 h，则以 v2为纵轴，以 h 为横轴，画出的图线应是下图所示中的()答案：C同学们来学校和回家的路上要注意安全同学们来学校和回家的路上要注意安全
