2018-2019學(xué)年高考物理 主題二 機(jī)械能及其守恒定律 2.5 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律課件 粵教版.ppt

2.5驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,一、實(shí)驗(yàn)原理在只有重力對(duì)物體做功的過(guò)程，比較物體重力勢(shì)能的變化量與動(dòng)能變化量，若滿足Ep減Ek增，則說(shuō)明機(jī)械能守恒。二、在自由落體運(yùn)動(dòng)中驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律1.原理讓物體自由下落，忽略阻力情況下物體的機(jī)械能守恒，有兩種方案驗(yàn)證物體的機(jī)械能守恒：,2.實(shí)驗(yàn)器材鐵架臺(tái)(帶鐵夾)、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、重物(帶夾子)、紙帶、復(fù)寫(xiě)紙、導(dǎo)線、_、低壓_電源(46V)。,方案二：測(cè)出物體下落高度h過(guò)程的初、末時(shí)刻的速度v1、v2，若關(guān)系式_mgh成立，則物體的機(jī)械能守恒。,mgh,毫米,刻度尺,交流,3.實(shí)驗(yàn)步驟(1)安裝置：按圖將檢查、調(diào)整好的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器豎直固定在鐵架臺(tái)上，接好電路。,(2)打紙帶：將紙帶的一端用夾子固定在重物上，另一端穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，用手提著紙帶使重物靜止在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的地方。先_，后_，讓重物帶著紙帶自由下落。更換紙帶重復(fù)做35次實(shí)驗(yàn)。(3)選紙帶：選取點(diǎn)跡較為清晰且有兩點(diǎn)間的距離約為2mm的紙帶，把紙帶上打出的兩點(diǎn)間的距離為2mm的第一個(gè)點(diǎn)作為起始點(diǎn)，記作0，在距離0點(diǎn)較遠(yuǎn)處再依次選出計(jì)數(shù)點(diǎn)1、2、3(4)測(cè)距離：用刻度尺測(cè)出0點(diǎn)到1、2、3的距離，即為對(duì)應(yīng)下落的高度h1、h2、h3,接通電源,接通電源,過(guò)原點(diǎn)且斜率為g的直線,5.誤差分析重物下落要克服阻力做功，因此減小的重力勢(shì)能略大于增加的動(dòng)能。6.注意事項(xiàng)(1)盡量減小各種阻力的影響，采取的措施有：安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，必須使兩個(gè)限位孔的中線嚴(yán)格豎直，以減小摩擦阻力。應(yīng)選用質(zhì)量和密度較大的重物，以減小空氣阻力的影響。(2)實(shí)驗(yàn)中，提紙帶的手要保持不動(dòng)，且保證紙帶豎直。接通電源后，等打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作穩(wěn)定再松開(kāi)紙帶。,三、利用擺球與DISlab系統(tǒng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律1.實(shí)驗(yàn)原理,2.實(shí)驗(yàn)步驟(1)在鐵架臺(tái)上端用鐵架懸掛一個(gè)擺球。(2)在方格紙上確定4至5個(gè)點(diǎn)作為測(cè)量點(diǎn)，并測(cè)出各點(diǎn)相對(duì)于D點(diǎn)的高度h。(3)分別安裝光電傳感器，并使之與數(shù)據(jù)采集器相連接。(4)讓小球從某一高度向下擺動(dòng)，通過(guò)光電計(jì)時(shí)器得到小球通過(guò)各點(diǎn)的速度。(5)分別測(cè)定擺球在擺動(dòng)過(guò)程中任意時(shí)刻的動(dòng)能和重力勢(shì)能，研究每一個(gè)測(cè)量點(diǎn)的機(jī)械能的總量是否相等。,3.誤差分析(1)本實(shí)驗(yàn)中小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到阻力作用，引起實(shí)驗(yàn)中動(dòng)能的增加量小于重力勢(shì)能的減小量。(2)光電傳感器的靈敏度對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果也有影響。4.注意事項(xiàng)(1)小球運(yùn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)使其軌跡在同一豎直面內(nèi)，避免做圓錐擺運(yùn)動(dòng)。(2)調(diào)整帶方格紙的木板，應(yīng)使其豎線在豎直方向上。(3)為準(zhǔn)確測(cè)定小球在各位置的瞬時(shí)速度，可在小球下部安置一塊擋光片，并確保擋光片在豎直面內(nèi)。,實(shí)驗(yàn)原理及基本操作,例1在利用自由落體運(yùn)動(dòng)“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，電源的頻率為50Hz，依次打出的點(diǎn)為0、1、2、3、4、n，則：(1)如用第2點(diǎn)到第6點(diǎn)之間的紙帶來(lái)驗(yàn)證，必須直接測(cè)量的物理量為_(kāi)、_、_，必須計(jì)算出的物理量為_(kāi)、_，驗(yàn)證的表達(dá)式為_(kāi)。,(2)下列實(shí)驗(yàn)步驟操作合理的排列順序是_(填寫(xiě)步驟前面的字母)。A.將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器豎直安裝在鐵架臺(tái)上。B.先接通電源，再松開(kāi)紙帶，讓重物自由下落。C.取下紙帶，更換新紙帶(或?qū)⒓垘Х瓊€(gè)面)重新做實(shí)驗(yàn)。D.將重物固定在紙帶的一端，讓紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，用手提著紙帶。E.選擇一條紙帶，用刻度尺測(cè)出重物下落的高度h1、h2、h3、hn，計(jì)算出對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度v1、v2、v3、vn。,A.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打第一個(gè)點(diǎn)0時(shí)，重物的速度為零B.hn是計(jì)數(shù)點(diǎn)n到起始點(diǎn)0的距離C.必須測(cè)量重物的質(zhì)量D.用vngtn計(jì)算vn時(shí)，tn(n1)T(T為打點(diǎn)周期),答案AB,數(shù)據(jù)處理及誤差分析,圖1,(1)關(guān)于上述實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法中正確的是_。A.重物最好選擇密度較小的木塊B.重物的質(zhì)量可以不測(cè)量C.實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先接通電源，后釋放紙帶,(2)如圖乙是該實(shí)驗(yàn)小組打出的一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，紙帶上的O點(diǎn)是起始點(diǎn)，選取紙帶上連續(xù)的點(diǎn)A、B、C、D、E、F作為計(jì)數(shù)點(diǎn)，并測(cè)出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O點(diǎn)的距離依次為27.94cm、32.78cm、38.02cm、43.65cm、49.66cm、56.07cm。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的電源是50Hz的交流電，重物的質(zhì)量為0.5kg，則從計(jì)時(shí)器打下點(diǎn)O到打下點(diǎn)D的過(guò)程中，重物減小的重力勢(shì)能Ep_J；重物增加的動(dòng)能Ek_J，兩者不完全相等的原因可能是_。(重力加速度g取9.8m/s2，計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字),(3)實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)又正確計(jì)算出圖乙中打下計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E、F各點(diǎn)的瞬時(shí)速度v，以各計(jì)數(shù)點(diǎn)到A點(diǎn)的距離h為橫軸，v2為縱軸作出圖象，如圖丙所示，根據(jù)作出的圖線，能粗略驗(yàn)證自由下落的物體機(jī)械能守恒的依據(jù)是_。,答案(1)BC(2)2.142.12重物下落過(guò)程中受到阻力作用(3)圖象的斜率等于19.52m/s2，約為重力加速度g的兩倍，故能驗(yàn)證,針對(duì)訓(xùn)練2某同學(xué)用如圖2甲所示的裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律：,圖2,(1)安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，紙帶的兩個(gè)限位孔必須處在同一_線上。(2)接通電源，讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作后，松開(kāi)_。(3)將紙帶上打出的第一個(gè)點(diǎn)記為0，并在離0點(diǎn)較遠(yuǎn)的任意點(diǎn)依次選取幾個(gè)連續(xù)的點(diǎn)，分別記為1，2，3.量出各點(diǎn)與0點(diǎn)的距離h，算出各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度，分別記為v1至v6，數(shù)據(jù)如下表：,表中有一數(shù)據(jù)有較大誤差，代表符號(hào)為_(kāi)。(4)修正數(shù)據(jù)后，該同學(xué)計(jì)算出各點(diǎn)對(duì)應(yīng)速度的平方值，并作出v2h圖象，如圖乙所示，若得出的直線斜率為k，則可測(cè)出重力加速度g_。與真實(shí)值相比，測(cè)出的g值_(選填“偏小”或“偏大”)。,解析(1)根據(jù)本實(shí)驗(yàn)要求可知：安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，紙帶的兩個(gè)限位孔必須處在同一豎直線上。(2)接通電源，讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作后，松開(kāi)紙帶，讓紙帶和重物一起做自由落體運(yùn)動(dòng)。(3)根據(jù)vgt知，相鄰記數(shù)點(diǎn)間的v一定相等，所以v3數(shù)據(jù)誤差較大。,用擺球與DISLab系統(tǒng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,例3某同學(xué)研究小球擺動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒，他用的DIS的裝置如圖3(a)所示，在實(shí)驗(yàn)中，選擇以圖象方式顯示實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，所顯示的DIS圖象如圖(b)所示，圖象的橫軸表示小球距D點(diǎn)的高度h，縱橫表示擺球的重力勢(shì)能Ep、動(dòng)能Ek或機(jī)械能E。,圖3,(1)在圖(b)中，表示小球的動(dòng)能Ek隨小球距D點(diǎn)的高度h變化關(guān)系的圖線是_。(2)根據(jù)圖(b)所示的實(shí)驗(yàn)圖象，可以得出的結(jié)論是_。,(2)根據(jù)題圖(b)所示的實(shí)驗(yàn)圖象可知，小球的動(dòng)能與重力勢(shì)能之和等于常數(shù)，即只有重力做功時(shí)，小球的機(jī)械能守恒。答案(1)丙(2)只有重力做功時(shí)，小球的機(jī)械能守恒,