第四章机械能及其守恒定律 第六节 实验：验证机械能守恒定律（课件PPT）

第六节 实验：验证机械能守恒定律1.结合验证机械能守恒定律的实验，对重物自由下落过程中机械能守恒的现象有个初步的认识，深化对能量观念的 认识。2.理解实验设计思路，能规范地进行实验操作，通过实验收集的数据分析得出结论，掌握设计的实验程序，实现对科学研究能力的培养。3.体会实验设计方案中的实验原理分析、实验数据处理的等其中的科学思维、抽象概括等方面的核心素养要素。4.通过对重物自由下落过程中运动的观察与思考、收集实验数据、严谨认真地分析、实事求是的态度，最终发现重物下落过程中机械能变化的规律，从而实现科学本质和科学态度等物理核心素养的培养。1、什么叫机械能守恒？2、机械能守恒的条件是什么？3、自由落体运动的物体，机械能守恒吗？ 4、如何推导机械能守恒的表达式？复习回顾实验目的验证机械能守恒定律借助自由落体运动实验原理 要证明上式是否成立，需要测量哪些物理量？如何测量这些物理量？实验器材重物、打点计时器、纸带、交流电源、铁架台、夹子、天平、毫米刻度尺实验操作1、选择重物时，选轻一点的好还是重一点的好？为什么？ 我们要求重物作自由落体运动，而阻力是不可避免地存在的，为了减少阻力对实验的影响，应采用密度较大的重物。2、安装打点计时器时，应注意什么问题？计时器平面与纸带限位孔调整在竖直方向，计时器要稳定在铁架台上，并将计时器伸出桌外。3、这样做的目的是什么? 减小纸带与限位孔的摩擦带来的实验误差；保证重物有足够的下落空间，以便在纸带上能够打出较多的点，有利于进行计算． 4、实验时，接通电源和释放纸带的顺序怎样？先通电源，再释放纸带5、释放纸带时应注意什么问题？ 释放重物前，重物应靠近打点计时器，以便能打出较多的点。拉稳纸带的上端，确保重物由静止释放。①用天平测量重物的质量②按照如图所示装置安装打点计时器③将纸带穿过计时器，下端与重物相连④接通电源，待计时器工作稳定后释放纸带⑤及时切断电源，取下纸带，标上纸带号⑥更换纸带，重复以上步骤⑦整理器材，使器材复位实验步骤讨论：如何选取纸带上的两点作为我们研究过程的起点和终点？数据处理  注意：必须保证纸带上的第一个点迹清晰，且是放手时打下的第一个点。 通过本实验，我们可以得到的结论是： 数据处理图象法处理数据该图象的斜 率表示什么？为什么图象通过原点？误差分析 因重物下落中要克服阻力做功，实验的动能增加量必定稍小于重力势能减少量例：如图所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律。（1）对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是　　　　。A.重物选用质量和密度较大的金属锤B.两限位孔在同一竖直面内上下对正C.精确测量出重物的质量D.用手托稳重物，接通电源后，撒手释放重物（2）某实验小组利用上述装置将打点计时器接到50 Hz的交流电源上，按正确操作得到了一条完整的纸带，由于纸带较长，图中有部分未画出，如图4-6-2所示。纸带上各点是打点计时器打出的计时点，其中O点为纸带上打出的第一个点。重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出，利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有　　　　。A.OA、AD和EG的长度 B.OC、BC和CD的长度C.BD、CF和EG的长度 D.AC、BD和EG的长度【解析】（1）A对：为减小空气阻力的影响，重物应选质量和密度较大的金属锤。B对：两限位孔在同一竖直面内上下对正，可减小纸带与打点计时器间的摩擦力。C错：无需测质量。D错：做实验时，要先用手拉住纸带，不是用手托住重物。（2）要完成实验，需要知道重物下落的高度及两端点对应的速度值，速度的大小可以利用中间时刻的瞬时速度等于平均速度求解。在给出的四种选项中，选项B中可以取OC段研究，选项C中可以取CF段研究，另外两选项不能完成实验，故选BC。AB　BC◆实验操作与注意事项（1）安装打点计时器时要使打点计时器的两限位孔在同一竖直平面内，手提纸带上端使纸带沿竖直方向，以减小纸带与限位孔间的摩擦。（2）重物应选用质量和密度较大、体积较小的物体，以减小空气阻力的影响。（3）释放重物前，重物应靠近打点计时器，以便能打出较多的点。（4）应先接通电源，再松开纸带让重物下落。（5）选用点迹清晰的纸带进行测量。  甲乙丙0.0332.07大于 （1）下列操作或要求能够提高实验结果的准确性有　　　　；A.细绳的质量要轻 B.m2要远远大于m1C.定滑轮质量要轻 D.保证重物在下落时不要摇晃（2）纸带上打下D点时的速度为　　　　m/s（结果保留三位有效数字）；（3）从打下O点到打下D点的过程中，经过分析计算m1的机械能增加了ΔE1=0.353 J，m2的机械能　　　　（选填“增加”或“减少”）了ΔE2=0.371 J；（4）在误差允许的范围内，ΔE1和ΔE2近似相等，从而验证了系统的机械能守恒，由上述计算结果表明m1和m2组成的系统机械能有所损失，损失的机械能除因摩擦转化为内能外，还转化为　　 　　（具体到物体和能量，写出其中一条即可）。　滑轮的动能ACD1.60　减少 谢谢！