探究動能與重力勢能的轉(zhuǎn)化和守恒課件

1、第3節(jié) 能量守恒定律第1課時 實驗：探究動能與重力勢能的轉(zhuǎn)化和守恒,1.探究動能與重力勢能的轉(zhuǎn)化與守恒。2.理解實驗原理、掌握實驗方法。3.會處理實驗所得到的數(shù)據(jù)并得出正確結(jié)論。,動能和重力勢能可以相互轉(zhuǎn)化,在上、下坡的山路上騎自行車，動能和勢能均發(fā)生變化,物體的動能和重力勢能可以相互轉(zhuǎn)化，那么動能和重力勢能之和將會怎樣變化呢?下面我們通過實驗來驗證這個問題。,本實驗借助于重物的自由下落,驗證：動能和重力勢能相互轉(zhuǎn)化過程中

2、，它們的總和不變,,實驗?zāi)康?（1） 在只有重力做功的自由落體運動中，物體的重力勢能和動能可以相互轉(zhuǎn)化（忽略空氣的阻力）。設(shè)物體的質(zhì)量為m，下落距離為h時物體的瞬時速度為v，則物體的勢能減少mgh，動能增加 ，故有,【實驗原理】,mgh＝,,？,要判斷上式是否成立，需要測量哪些物理量？,如何測量這些物理量？,（2）在紙帶上任意選取一點A作為參考點，計算出打該點時重物的動能，在紙帶上再選一點B，計算出B點的動能和重力勢能

3、之和，然后和A點的相比較。,需 要 測 量：,所選參考點A及紙帶上其他各點的速度、各點到參考點A的距離。,,,,,h,測量這些物理量，需要哪些器材？,重物、打點計時器、紙帶、交流電源、鐵架臺、夾子、毫米刻度尺,實驗器材,,打點,實驗步驟：,①按照如上圖所示裝置安裝打點計時器②將紙帶穿過計時器，下端與重物相連③接通電源，待計時器工作穩(wěn)定后釋放紙帶④及時切斷電源，取下紙帶，標(biāo)上紙帶號⑤更換紙帶，重復(fù)以上步驟⑥整理器材，使器材復(fù)位,

4、數(shù)據(jù)處理：（方法一）,在打好點的紙帶中挑選“點跡清楚且第一、二兩點間距離約為2mm”的一條紙帶，記下第一個點的位置O，并在紙帶上從任意點開始依次選取幾個連續(xù)的點1、2、3……，并用刻度尺依次測出各點到位置O的距離，這些距離就是物體運動到點1、2、3、……時下落的高度h1、h2、h3……,就可求出重力勢能的減少量，用平均速度就是中間時刻的瞬時速度的方法 ，計算出各點對應(yīng)的瞬時速度v1、v2、v3……即可求出該點的動能。,表一,我們可以選取

5、A、B兩點，比較它們的機械能EA和EB,以點B為零勢能參考點，則有： EKA＋mgh＝EKB,數(shù)據(jù)處理：（方法二）,表二,結(jié) 論：,在誤差允許的范圍內(nèi)，物體在自由下落的過程中，動能和重力勢能之和保持不變,(1)由于測量長度帶來的誤差屬偶然誤差，減小的辦法是多測幾次取平均值。 (2)實際上重物和紙帶下落過程中要克服阻力(主要是打點計時器的阻力)做功，故動能的增加量ΔEK必定稍小于勢能的減少量ΔEP

6、，這屬于系統(tǒng)誤差。,【誤差分析】,1.選擇重物時，選輕一點的好還是重一點的好？為什么？,我們要求重物做自由落體運動，而阻力是不可避免地存在的，為了減少阻力對實驗的影響，應(yīng)選用密度較大的重物。,問題與討論,2.安裝打點計時器時，應(yīng)注意什么問題？ 計時器平面與紙帶限位孔調(diào)整在豎直方向，計時器要穩(wěn)定在鐵架臺上，并將計時器伸出桌外。3.這樣做的目的是什么? 減小紙帶與限位孔的摩擦帶來的實驗誤差；保證重物有足夠的下落空間，以便

7、在紙帶上能夠打出較多的點，有利于進行計算。,4.實驗時，接通電源和釋放紙帶的順序怎樣？ 先通電源，再釋放紙帶。5.釋放紙帶時應(yīng)注意什么問題？ 釋放紙帶前，重物應(yīng)靠近打點計時器，以便能打出較多的點。拉穩(wěn)紙帶的上端，確保重物由靜止釋放。,1.在《驗證機械能轉(zhuǎn)化與守恒》的實驗中，下列操作正確的是( ) A．先釋放重物，后接通電源B．用秒表測量重物下落的時間C．打完一條紙帶后，立即切斷電源D．

8、選用重錘后要稱質(zhì)量,C,2.在“驗證機械能的轉(zhuǎn)化和守恒”的實驗中，已知打點計時器所用的電源的頻率為50Hz，查得當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間=9.8m/s2,測得所用的重物的質(zhì)量為1.00kg。實驗中得到一條如圖所示點跡清晰的紙帶，把第一個點記作O，另選連續(xù)的4個點A、B、C、D作為測量的點，經(jīng)測量知道A、B、C、D各點到O點的距離分別為62.99cm、70.18cm、77.76cm、85.73cm，根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物由O點運動到C點，重力勢

9、能的減少量等于______焦，動能的增加量等于______焦(取3位有效數(shù)字)。,7.62,7.57,2.33,2.31,2,3.在“驗證機械能的轉(zhuǎn)化和守恒"的實驗中,已知打點計時器所用電源的頻率為50Hz ,查得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭= 9.80m/s2 , 測得所用的重物的質(zhì)量為1.00kg,實驗運用公式mv2/2=mgh時,從幾條打上點的紙帶中挑選第一第二點間的距離接近______mm并且點跡清楚的紙帶（如圖所示）進行

10、測量，把第一個點記作O，另選連續(xù)的4個點A、B、C、D作為測量的點，經(jīng)測量知道A、B、C、D各點到O點的距離分別為19.63cm,23.74cm、28.22cm、33.12cm。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物由O點運動到B點，重力勢能的減少量等于_____J，動能的增加量等于_______J．(取3位有效數(shù)字).,4.在機械能的轉(zhuǎn)化和守恒實驗中，要驗證重錘下落時重力勢能的減少量等于它動能的增加量，以下步驟僅是實驗中的一部分，在這些步驟

11、中多余的或錯誤的有( ) A．用天平稱出重錘的質(zhì)量B．把電火花計時器固定到鐵架臺上，并用導(dǎo)線把它和低壓交流電源連接起來C．把紙帶的一端固定到重錘上，另一端穿過電火花計時器的限位孔，把重錘提升到一定的高度D．接通電源，釋放紙帶E．用秒表測出重錘下落的時間,ABE,5.下列關(guān)于“驗證機械能的轉(zhuǎn)化和守恒”的實驗誤差的說法中，正確的是（ ）A.重物的質(zhì)量測量不準(zhǔn)會產(chǎn)生誤差B.重物的質(zhì)量大一些,有利于減小誤差C