江蘇專版2023-2024學(xué)年新教材高中物理第八章機(jī)械能守恒定律5實(shí)驗(yàn)-驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律課件新人教版必修第二冊(cè)

第八章

機(jī)械能守恒定律5

實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律1科學(xué)探究·實(shí)驗(yàn)過(guò)程全貫通2精準(zhǔn)典題·實(shí)驗(yàn)考點(diǎn)全剖析3分層作業(yè)學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)科核心素養(yǎng)1.理解驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的原理。會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，確定需要測(cè)量的物理量，并采用正確的方法測(cè)量相關(guān)的物理量。2.能夠控制實(shí)驗(yàn)條件，正確進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，獲取物體下落的高度和速度大小等數(shù)據(jù)，會(huì)分析動(dòng)能增加量小于重力勢(shì)能減少量的原因，并采取相應(yīng)措施，以減小實(shí)驗(yàn)誤差。3.樹立實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，培養(yǎng)認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神?？茖W(xué)探究：能制訂驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)方案，確定需要測(cè)量的物理量，學(xué)會(huì)正確使用實(shí)驗(yàn)器材獲取數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后得出結(jié)論，與同學(xué)討論并分析誤差及產(chǎn)生的原因，并能用物理語(yǔ)言準(zhǔn)確描述實(shí)驗(yàn)結(jié)論?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任：通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，樹立“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”的科學(xué)觀。01科學(xué)探究·實(shí)驗(yàn)過(guò)程全貫通一、實(shí)驗(yàn)思路：機(jī)械能守恒的前提是“只有____________做功”，因此研究過(guò)程一定要滿足這一條件。本節(jié)實(shí)驗(yàn)我們以只有重力做功的過(guò)程進(jìn)行研究。重力或彈力二、物理量的測(cè)量及數(shù)據(jù)分析：只有重力做功時(shí)，只發(fā)生________________的轉(zhuǎn)化。

（2）所需測(cè)量的物理量：物體所處兩位置之間的________、物體的__________。實(shí)驗(yàn)方案1

研究自由下落物體的機(jī)械能1.實(shí)驗(yàn)器材：鐵架臺(tái)（帶鐵夾）、____________、重物（帶夾子）、紙帶、復(fù)寫紙（或墨粉紙盤）、導(dǎo)線、________、__________等。重力勢(shì)能和動(dòng)能

高度差運(yùn)動(dòng)速度打點(diǎn)計(jì)時(shí)器刻度尺交流電源2.實(shí)驗(yàn)步驟（1）安裝裝置：按圖甲所示將檢查、調(diào)整好的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝在鐵架臺(tái)上，用導(dǎo)線把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與電源連接好。

接通電源釋放紙帶自由下落3.數(shù)據(jù)處理

4.注意事項(xiàng)（1）安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，要使兩限位孔在____________上，以減小摩擦阻力。（2）應(yīng)選用質(zhì)量和______較大的重物。（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先__________，讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作后再松開(kāi)紙帶讓重物下落。（4）本實(shí)驗(yàn)中的幾種驗(yàn)證方法均不需要測(cè)重物的_

_______。

5.誤差分析:本實(shí)驗(yàn)的誤差主要是測(cè)量紙帶產(chǎn)生的偶然誤差以及重物和紙帶運(yùn)動(dòng)中的空氣阻力及打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的摩擦阻力引起的系統(tǒng)誤差。實(shí)驗(yàn)方案2

研究沿斜面下滑物體的機(jī)械能1.實(shí)驗(yàn)器材:氣墊導(dǎo)軌、數(shù)字計(jì)時(shí)器、帶有________的滑塊。同一豎直線密度接通電源

遮光條2.實(shí)驗(yàn)步驟（1）調(diào)裝置：把氣墊導(dǎo)軌調(diào)成______狀態(tài)，安裝兩個(gè)數(shù)字毫秒計(jì)，使其相距較遠(yuǎn)；（2）接氣源：接通氣泵電源，使滑塊沿傾斜導(dǎo)軌下滑并先后通過(guò)兩個(gè)數(shù)字毫秒計(jì)；

傾斜3.數(shù)據(jù)處理

4.注意事項(xiàng)（1）氣墊導(dǎo)軌的軌面不能敲、碰，如果有灰塵污物，可用棉球蘸酒精擦凈。（2）適當(dāng)增大兩個(gè)光電門之間的距離。（3）滑塊內(nèi)表面光潔度很高，嚴(yán)防劃傷,更不容許掉在地上。（4）實(shí)驗(yàn)時(shí)保持氣墊導(dǎo)軌的氣流通暢，只有氣軌噴氣，才可將滑塊放在氣軌上面；實(shí)驗(yàn)完畢,先從氣軌上取下滑塊，再關(guān)氣源，以避免劃傷氣軌與滑塊。5.誤差分析（1）測(cè)量滑塊下滑高度不準(zhǔn)確造成誤差。（2）滑塊下滑過(guò)程中不可避免地要克服阻力做功，從而導(dǎo)致動(dòng)能的變化量略小于對(duì)應(yīng)的重力勢(shì)能的變化量。02精準(zhǔn)典題·實(shí)驗(yàn)考點(diǎn)全剖析一、實(shí)驗(yàn)原理和操作例題1

[2022江蘇蘇州調(diào)研]小華同學(xué)利用如圖所示的裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。下列說(shuō)法正確的是(

)

C

等于這段時(shí)間的平均速度，可分別求出打下這兩點(diǎn)的速度，進(jìn)而可求出動(dòng)能的增加量，量出兩點(diǎn)的距離后，可以求出重力勢(shì)能的減小量，然后兩者對(duì)比，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，故C正確；重物帶動(dòng)紙帶下落過(guò)程中，還會(huì)受到阻力，從能量轉(zhuǎn)化的角度，由于阻力做功，重力勢(shì)能有部分轉(zhuǎn)化為摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能，所以重力勢(shì)能的減小量略大于動(dòng)能的增加量，故D錯(cuò)誤。例題2

[2022江蘇宜興期末]在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中。（1）學(xué)生在操作實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有下列四種情況，其中正確操作的是________。A.&1&

B.&2&

C.&3&

D.&4&

（1）學(xué)生在操作實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有下列四種情況，其中正確操作的是___。CA.&5&

B.&6&

C.&7&

D.&8&

1.95

1.951.93

0.20

（1）實(shí)驗(yàn)中需要用到的器材有________（填選項(xiàng)前的字母）。A.天平

B.彈簧測(cè)力計(jì)

C.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

D.停表

（3）驗(yàn)證本系統(tǒng)機(jī)械能守恒的表達(dá)式為_(kāi)_______（用已知量和能直接測(cè)量的量表示）。（4）下列情況下可能增大實(shí)驗(yàn)誤差的是________。

（1）實(shí)驗(yàn)中需要用到的器材有___（填選項(xiàng)前的字母）。AA.天平

B.彈簧測(cè)力計(jì)C.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

D.停表

（3）驗(yàn)證本系統(tǒng)機(jī)械能守恒的表達(dá)式為_(kāi)

___________________________（用已知量和能直接測(cè)量的量表示）。

（4）下列情況下可能增大實(shí)驗(yàn)誤差的是___。D

二、數(shù)據(jù)處理與分析

2.4

0.580.60

9.7

例題5

[2023江蘇鹽城期中]圖示為“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)裝置。實(shí)驗(yàn)中，將完全相同的擋光片依次固定在圓弧軌道上，測(cè)出部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表：0.080.060.040.020（1）關(guān)于擺錘機(jī)械能守恒的條件，以下理解正確的是(

)

A.擺錘僅受重力時(shí)，機(jī)械能才守恒

B.只有合外力為零時(shí)，機(jī)械能才守恒C.只有重力對(duì)擺錘做功時(shí)，機(jī)械能才守恒

D.只有合外力做功為零時(shí)，機(jī)械能才守恒

A.&9&

B.&10&

C.&11&

D.&12&

（1）關(guān)于擺錘機(jī)械能守恒的條件，以下理解正確的是(

)

CA.擺錘僅受重力時(shí)，機(jī)械能才守恒B.只有合外力為零時(shí)，機(jī)械能才守恒C.只有重力對(duì)擺錘做功時(shí)，機(jī)械能才守恒D.只有合外力做功為零時(shí)，機(jī)械能才守恒[解析]

擺錘若要機(jī)械能守恒，則在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中只有重力對(duì)其做功，故選C。

0.02680.0118

CA.&13&

B.&14&

C.&15&

D.&16&

三、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)與創(chuàng)新

（2）關(guān)于實(shí)驗(yàn)裝置和操作，以下說(shuō)法正確的是________。A.刻度尺應(yīng)固定在豎直平面內(nèi)B.選擇體積大的小球C.小球?qū)嶋H下落過(guò)程中動(dòng)能的增加量大于重力勢(shì)能的減少量

（2）關(guān)于實(shí)驗(yàn)裝置和操作，以下說(shuō)法正確的是___。AA.刻度尺應(yīng)固定在豎直平面內(nèi)B.選擇體積大的小球C.小球?qū)嶋H下落過(guò)程中動(dòng)能的增加量大于重力勢(shì)能的減少量[解析]

由于小球做自由落體運(yùn)動(dòng)，為了測(cè)量小球下落的距離，刻度尺應(yīng)固定在豎直平面內(nèi)，A正確；為了減小空氣阻力，一般選擇體積較小的小球，B錯(cuò)誤；由于空氣阻力的影響，小球?qū)嶋H下落過(guò)程中動(dòng)能的增加量小于重力勢(shì)能的減少量，C錯(cuò)誤。故選A。

（1）要驗(yàn)證擺錘在運(yùn)動(dòng)中機(jī)械能守恒，必須求出擺錘初始位置離最低位置的高度，其高度應(yīng)為_(kāi)___________，同時(shí)還應(yīng)求出擺錘在最低位置時(shí)的速度，其速度應(yīng)為_(kāi)

_____。

（2）用實(shí)驗(yàn)中測(cè)量的物理量寫出驗(yàn)證擺錘在運(yùn)動(dòng)中機(jī)械能守恒的關(guān)系式為_(kāi)___________________。

03分層作業(yè)一、實(shí)驗(yàn)原理與操作1.[2022江蘇徐州學(xué)業(yè)考試]用圖示器材做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)。在即將釋放重物前，下列示意圖中更合適的是(

)

DA.&17&

B.&18&

C.&19&

D.&20&

2.[2022江蘇鹽城高一期中]某實(shí)驗(yàn)小組用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。（1）除圖示器材外，下列器材中，必需的一組是________。（選填選項(xiàng)前字母）A.直流電源及導(dǎo)線、刻度尺

B.直流電源及導(dǎo)線、天平及砝碼C.交流電源及導(dǎo)線、天平及砝碼

D.交流電源及導(dǎo)線、刻度尺

（4）關(guān)于實(shí)驗(yàn)誤差，下列說(shuō)法正確的是________。（選填選項(xiàng)前字母）A.重錘質(zhì)量的稱量不準(zhǔn)會(huì)造成較大誤差B.重錘質(zhì)量選用得大些，有利于減小誤差C.重錘質(zhì)量選用得較小些，有利于減小誤差D.先釋放重物，后接通電源會(huì)造成較大誤差（1）除圖示器材外，下列器材中，必需的一組是___。（選填選項(xiàng)前字母）DA.直流電源及導(dǎo)線、刻度尺

B.直流電源及導(dǎo)線、天平及砝碼C.交流電源及導(dǎo)線、天平及砝碼

D.交流電源及導(dǎo)線、刻度尺[解析]

圖示實(shí)驗(yàn)中，必需交流電源供打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作，還需刻度尺測(cè)量紙帶上各點(diǎn)間的距離，故選D。

0.2370.233

大于存在空氣阻力和摩擦阻力[解析]

由于存在空氣阻力和摩擦阻力，物體重力勢(shì)能的減少量總是大于動(dòng)能的增加量。（4）關(guān)于實(shí)驗(yàn)誤差，下列說(shuō)法正確的是_____。（選填選項(xiàng)前字母）BDA.重錘質(zhì)量的稱量不準(zhǔn)會(huì)造成較大誤差B.重錘質(zhì)量選用得大些，有利于減小誤差C.重錘質(zhì)量選用得較小些，有利于減小誤差D.先釋放重物，后接通電源會(huì)造成較大誤差

二、數(shù)據(jù)處理與分析3.[2022連云港期末調(diào)研]某同學(xué)用圖甲所示裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。（1）下列四個(gè)供實(shí)驗(yàn)選用的重物，最合適的為_(kāi)_______。

（2）下列做法正確的有________。

（1）下列四個(gè)供實(shí)驗(yàn)選用的重物，最合適的為_(kāi)__。B

（2）下列做法正確的有___。D

0.8470.829

斜率略小于9.8

4.[2022江蘇昆山模擬預(yù)測(cè)]為了驗(yàn)證物體沿光滑斜面下滑的過(guò)程中機(jī)械能守恒，某學(xué)習(xí)小組用如圖甲所示的氣墊導(dǎo)軌裝置（包括導(dǎo)軌、氣源、光電門、滑塊、遮光條、數(shù)字毫秒計(jì)）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。此外可使用的實(shí)驗(yàn)器材還有：天平、游標(biāo)卡尺、刻度尺。（1）某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下的實(shí)驗(yàn)步驟，其中不必要的步驟是______；

⑤調(diào)整好氣墊導(dǎo)軌的傾斜狀態(tài)；②④

5.000.431

（4）寫出兩點(diǎn)產(chǎn)生誤差的主要原因：____________________________________________________________________________________________。

滑塊在下滑過(guò)程中受到空氣阻力作用，產(chǎn)生誤差；遮光條寬度不夠窄，測(cè)量速度不準(zhǔn)確，產(chǎn)生誤差[解析]

滑塊在下滑過(guò)程中受到空氣阻力作用，產(chǎn)生誤差；遮光條寬度不夠窄，測(cè)量速度不準(zhǔn)確，產(chǎn)生誤差。三、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)與創(chuàng)新

⑤重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)多次。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程，回答下列問(wèn)題。（1）下列關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的說(shuō)法正確的是________。

（3）由以上數(shù)據(jù)可知，系統(tǒng)動(dòng)能的增加量________（選填“大于”“等于”或“小于”）系統(tǒng)重力勢(shì)能的減少量，造成這種結(jié)果的主要原因是________；（4）提出一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方法，以便減小系統(tǒng)誤差。________（1）下列關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的說(shuō)法正確的是___。B