8.5實(shí)驗：驗證機(jī)械能守恒定律 -【新教材】人教版（2019）高中物理必修二課件

8.5實(shí)驗：驗證機(jī)械能守恒定律思考：機(jī)械能守恒的條件是什么？它有哪些表達(dá)形式？1.條件：僅有重力或彈力做功。2.表達(dá)式：（1）守恒的角度：E1=E2（2）轉(zhuǎn)化的角度：△Ek增

=△EP減（3）轉(zhuǎn)移的角度：△EA增

=△EB減一、實(shí)驗思路二、實(shí)驗原理與設(shè)計思考：我們熟知的運(yùn)動中，哪些運(yùn)動滿足僅有重力做功？自由落體運(yùn)動物體沿光滑斜面下滑小球的擺動思考：如何驗證自由落體運(yùn)動的機(jī)械能守恒？自由落體運(yùn)動OB一、實(shí)驗?zāi)康?借助自由落體運(yùn)動來驗證機(jī)械能守恒定律案例一：二、實(shí)驗器材：打點(diǎn)計時器、紙帶、復(fù)寫紙、重物、刻度尺、鐵架臺（帶鐵夾）、學(xué)生電源等。打點(diǎn)計時器紙帶重物？鐵架臺4、選擇合適的紙帶，處理數(shù)據(jù)。3、更換紙帶，重復(fù)幾次。1、將打點(diǎn)計時器固定在鐵架臺上，把紙帶的一端用夾子固定在重物上，另一端穿過打點(diǎn)計時器的限位孔。2、用手提著紙帶使重物?？吭诖螯c(diǎn)計時器附近。然后先接通電源，再松開紙帶，讓重物自由下落。三、實(shí)驗步驟？=hh2h1OABC？=需要測量起點(diǎn)O到A、B、C三點(diǎn)的距離h1、h、h2？=方法一：方法二：若以重物下落過程中的某一點(diǎn)A為基準(zhǔn)，設(shè)重物的質(zhì)量為m，測出物體對應(yīng)于A點(diǎn)的速度vA

再測出物體由A點(diǎn)下落△h后經(jīng)過B點(diǎn)的速度vB則在誤差允許范圍內(nèi)，由計算得出

機(jī)械能守恒定律即被驗證。

方法三：作v2/2－h(huán)圖象．

從紙帶上選取多個點(diǎn)，測量從第一點(diǎn)到其余各點(diǎn)的下落高度h，并計算各點(diǎn)速度的v2/2，然后以v2/2為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實(shí)驗數(shù)據(jù)繪出v2/2－h(huán)圖線．結(jié)論：若在誤差允許的范圍內(nèi)，圖象是一條過原點(diǎn)且斜率為g的直線，則驗證了機(jī)械能守恒定律．0h該圖象的斜率表示什么？？=重物下落時克服阻力做功阻力來源重物下落時所受的空氣阻力紙帶與打點(diǎn)計時器的摩擦力有效措施選擇體積小、密度大的重物用電火花打點(diǎn)計時器保證限位孔和紙帶豎阿直放置系統(tǒng)誤差測量點(diǎn)跡之間的距離時存在誤差誤差來源讀數(shù)時偏大或者偏小有效措施多次測量取平均值依次測量后面點(diǎn)與第一點(diǎn)距離偶然誤差二、實(shí)驗原理借助沿斜面下滑物體驗證機(jī)械能守恒定律一、實(shí)驗?zāi)康?/p>

物體沿光滑斜面下滑時，雖然受到重力和斜面的支持力，但支持力與物體位移方向垂直，對物體不做功，這種情況也滿足機(jī)械能守恒的條件：物體沿光滑斜面下滑案例二三、實(shí)驗器材:氣墊導(dǎo)軌和數(shù)字計時器氣墊導(dǎo)軌光電門數(shù)字計時器

實(shí)驗操作中，把氣墊導(dǎo)軌調(diào)成傾斜狀態(tài)，滑塊沿傾斜的氣墊導(dǎo)軌下滑時，重力勢能減小，動能增大。測量滑塊和擋光片的質(zhì)量，用光電門測量滑塊的瞬時速度。測量滑塊下降的高度Δh和初、末速度v1、v2，就可以驗證機(jī)械能是否守恒。四、實(shí)驗步驟例1

用如圖所示的實(shí)驗裝置驗證機(jī)械能守恒定律。實(shí)驗所用的電源為學(xué)生電源，輸出電壓有6V的交流電和直流電兩種，重物從高處由靜止開始下落，重物拖著紙帶通過打點(diǎn)計時器打出一系列的點(diǎn)．對紙帶上的點(diǎn)進(jìn)行測量，即可驗證機(jī)械能守恒定律。(1)下面列舉了該實(shí)驗的幾個操作步驟：A．按照圖示的裝置安裝器材；B．將打點(diǎn)計時器接到電源的直流輸出端上；C．用天平測出重物的質(zhì)量；D．釋放紙帶，同時接通電源開關(guān)打出一條紙帶；E．測量打出的紙帶上某些點(diǎn)之間的距離；F．根據(jù)測量的結(jié)果計算重物下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動能．其中沒有必要進(jìn)行或者操作不恰當(dāng)?shù)牟襟E是________。(將其選項對應(yīng)的字母填在橫線處)BCD例2

用如圖所示的實(shí)驗裝置驗證機(jī)械能守恒定律。實(shí)驗所用的電源為學(xué)生電源，輸出電壓有6V的交流電和直流電兩種，重物從高處由靜止開始下落，重物拖著紙帶通過打點(diǎn)計時器打出一系列的點(diǎn)．對紙帶上的點(diǎn)進(jìn)行測量，即可驗證機(jī)械能守恒定律。

過原點(diǎn)的傾斜直線重力加速度g(1)若從打出的紙帶可判定重物勻加速下落。利用f和圖(b)中給出的物理量可以寫出：在打點(diǎn)計時器打出B點(diǎn)時，重物下落的速度大小為________。打出C點(diǎn)時重物下落的速度大小為________，重物下落的加速度大小為________。例3

某同學(xué)用圖(a)所示的實(shí)驗裝置驗證機(jī)械能守恒定律，其中打點(diǎn)計時器的電源為交流電源，可以使用的頻率有20Hz、30Hz和40Hz.打出紙帶的一部分如圖(b)所示。該同學(xué)在實(shí)驗中沒有記錄交流電的頻率f，需要用實(shí)驗數(shù)據(jù)和其他題給條件進(jìn)行推算。解析：(1)重物勻加速下落時，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律得由s3－s1＝2aT2得(2)已測得s1＝8.89cm，s2＝9.50cm，s3＝10.10cm；當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮?.80m/s2，實(shí)驗中重物受到的平均阻力大小約為其重力的1%。由此推算出f為________Hz。例4

某同學(xué)用圖(a)所示的實(shí)驗裝置驗證機(jī)械能守恒定律，其中打點(diǎn)計時器的電源為交流電源，可以使用的頻率有20Hz、