高中物理 5.9實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律精品課件 新人教版必修2

1、新課標(biāo)人教版課件系列,《高中物理》必修２,5.9《實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》,教學(xué)目標(biāo),知識與技能1、會用打點(diǎn)計(jì)時器打下的紙帶計(jì)算物體運(yùn)動的速度。2、掌握驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)原理。過程與方法通過用紙帶與打點(diǎn)計(jì)時器來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，體驗(yàn)驗(yàn)證過程和物理學(xué)的研究方法。情感、態(tài)度與價值觀通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，體會學(xué)習(xí)的快樂，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣；通過親身實(shí)踐，樹立“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”的科學(xué)觀。培養(yǎng)學(xué)生的觀察和實(shí)踐能力，培養(yǎng)學(xué)

2、生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】掌握驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)原理。【教學(xué)難點(diǎn)】驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的誤差分析及如何減小實(shí)驗(yàn)誤差的方法。,驗(yàn)證自由下落過程中機(jī)械能守恒，圖示紙帶的左端是用夾子夾重物的一端。,驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,,⑴要多做幾次實(shí)驗(yàn)，選點(diǎn)跡清楚，且第一、二兩點(diǎn)間距離接近2mm的紙帶進(jìn)行測量。,⑵用刻度尺量出從0點(diǎn)到1、2、3、4、5各點(diǎn)的距離h1、h2、h3、h4、h5，利用“勻變速直線運(yùn)動中間時刻的即時速度等于該段位

3、移內(nèi)的平均速度”，算出2、3、4各點(diǎn)對應(yīng)的即時速度v2、v3、v4，驗(yàn)證與2、3、4各點(diǎn)對應(yīng)的重力勢能減少量mgh和動能增加量mv2/2是否相等。,⑶由于摩擦和空氣阻力的影響，本實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差總是使,⑷本實(shí)驗(yàn)不需要測重物的質(zhì)量。,例1.“驗(yàn)證牛頓第二定律”及“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”這兩個實(shí)驗(yàn)，它們的共同之處是( )A．都要用打點(diǎn)計(jì)時器B．都要用天平測質(zhì)量C．都要用刻度尺測位移D．都要計(jì)算瞬時速度,AC,練習(xí)1.在《

4、驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》的實(shí)驗(yàn)中，需直接測量的物理量是 ( ) A．重物的質(zhì)量B．重力加速度C．重物下落的高度D．與下落高度對應(yīng)的重物的瞬時速度,C,例2.在《驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》的實(shí)驗(yàn)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．每打完一條紙帶，活動復(fù)寫紙位置,CD,練習(xí)2.在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中要用到

5、的器材和測量儀器有________．A．打點(diǎn)計(jì)時器B．低壓交流電源C．秒表D．重錘 E．鐵架臺和復(fù)夾F．紙帶G．刻度尺H．天平,ABDEFG,例3.在下面三個力學(xué)實(shí)驗(yàn)中A．驗(yàn)證牛頓第二定律B．驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律C．碰撞中的動量守恒(1)實(shí)驗(yàn)中要使用打點(diǎn)計(jì)時器的有_____________．(2)實(shí)驗(yàn)中要求物體通過某點(diǎn)即時速度的有_____________．(3)實(shí)驗(yàn)中必須用天平測物體質(zhì)量的有______

6、_______．(4)實(shí)驗(yàn)中要用刻度尺量長度的有_____________．(5)實(shí)驗(yàn)中需要平衡摩擦力的有_______________．,A B,B,A C,A B C,A,練習(xí)3.在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中：(1)現(xiàn)有器材是：打點(diǎn)計(jì)時器；低壓電源；紙帶；帶夾子的重物；刻度尺；天平；導(dǎo)線；鐵架臺。其中該實(shí)驗(yàn)不需要的器材是______。(2)實(shí)驗(yàn)中，要從幾條打上點(diǎn)的紙帶中挑選第一、二兩點(diǎn)間的距離接近 _____mm并且點(diǎn)跡

7、清晰的紙帶進(jìn)行測量。(3)某學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中器材安裝正確，操作規(guī)范，所用交流電的頻率為50Hz，但驗(yàn)證結(jié)果是重物增加的動能稍小于它減少的重力勢能，其主要原因是_______________________________________。,天平,h=gt2/2=10×0.022/2=0.002m=2mm,紙帶受到的摩擦和空氣阻力做負(fù)功,例4． 某學(xué)生在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中有如下操作步驟，試按合理的順序步驟序號填在下面的線上

8、：____________________________________．A．?dāng)嚅_電源，取下紙帶，選出前兩個點(diǎn)間距離接近2mm的紙帶；B．把紙帶固定在重錘上；C．將紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時器，并把紙帶上提使重錘停在靠近打點(diǎn)計(jì)時器的地方；D．把打點(diǎn)計(jì)時器固定在放于桌邊的鐵架臺上，并與低壓交流電源相連接；E．接通電源，同時釋放紙帶；F．求出重錘重力勢能的減少量△EP和動能的增加量△EK，比較△EP和△EK得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論；G．用刻度尺量

9、出所選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)到打下的第一個點(diǎn)0之間的距離．,DBCEAGF,練習(xí)4． 在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中：A．帶重錘的紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時器，用手將紙帶豎直提起B(yǎng)．用天平測出重錘的質(zhì)量C．把打點(diǎn)計(jì)時器豎直固定在鐵架臺上D．把打點(diǎn)計(jì)時器接上低壓交流電源E．松開紙帶，使重錘自由下落F．閉合電鍵G．重做幾次，選出第一、二點(diǎn)間距離接近2mm，點(diǎn)子清晰的紙帶H．在紙帶上，記下第一個點(diǎn)的位置0，并在紙帶上依次選取幾個點(diǎn)標(biāo)出0、1、2、

10、3……I．計(jì)算出與各點(diǎn)對應(yīng)的速度V1、V2……和測出各點(diǎn)到0點(diǎn)的距離h1、h2……把數(shù)據(jù)填入表格J．算出重物運(yùn)動到點(diǎn)1、2、3……時減少的重力勢能以及增加的動能，進(jìn)行驗(yàn)證．在上述步驟中不必要的是____________________．將必要的步驟前面的字母按合理的順序排列出來，______________________________________．,C、D、A、F、E、G、H、I、J,B,例5.在用自由落體運(yùn)動驗(yàn)證機(jī)械能

11、守恒定律的實(shí)中，(1)若用公式v=gt計(jì)算瞬時速度進(jìn)行驗(yàn)證，打點(diǎn)計(jì)時器所接交流的頻率為50Hz，甲、乙兩條實(shí)驗(yàn)紙帶，應(yīng)選________________紙帶為好（圖）(2)若通過測量紙帶上某兩點(diǎn)間距離來計(jì)算瞬時速度進(jìn)行驗(yàn)證的話，設(shè)已測得點(diǎn)2到4點(diǎn)之間距離為S1，點(diǎn)0到點(diǎn)3之間距離為S2，打點(diǎn)周期為T，為驗(yàn)證自重物開始下落到打點(diǎn)計(jì)時器打下點(diǎn)3這段時間內(nèi)機(jī)械能守恒，實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)滿足S1、S2、T之間的關(guān)系為________________

12、_______．(3)重物選取的原則應(yīng)是_________________________,甲,S2=S12/(8gT2),重力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于阻力,練習(xí)5.在用打點(diǎn)計(jì)時器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，物體從靜止落下，并在紙帶上打下從0開始的一系列的點(diǎn)，已知所用電源頻率為50Hz，每打5個點(diǎn)取一個計(jì)數(shù)點(diǎn)，各計(jì)數(shù)點(diǎn)與第一個點(diǎn)0之間的距離見下表,(1)則實(shí)驗(yàn)所測重力加速度值為__________________；(2)計(jì)數(shù)點(diǎn)2所對應(yīng)的即時速度值為

13、___________________；(3)實(shí)驗(yàn)中是否需要測出重物質(zhì)量?_____________；因?yàn)開__________．,9.77m/s2,197.95cm/s,不需要,實(shí)驗(yàn)并不需要知道動能和勢能的具體數(shù)值,根據(jù)mgh=mv2/2可消去m,例6.為了驗(yàn)證物體在自由下落過程中機(jī)械能是守恒的，將m=0.5kg的重物系上一紙帶，并將紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時器，當(dāng)重物自由下落時，得到如圖所示的記錄紙帶，已知打點(diǎn)周期T=0.02s（設(shè)當(dāng)?shù)氐闹?/p>

14、力加速度g=9.9m/s2）①計(jì)算打A、B兩點(diǎn)時重物下落的速率VA=_________________，VB=_____________．②以A、B兩點(diǎn)為例，驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒?△Ek=_____________，mgh=_______________．結(jié)論_____________________________．,1.5m/s,2.1m/s,0.54J,0.53J,在誤差允許范圍內(nèi)機(jī)械能守恒．,練習(xí)6.斜面長100cm，高60c

15、m，某同學(xué)以質(zhì)量為400g的小車沿斜面下滑來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，他從記錄小車運(yùn)動的打點(diǎn)紙帶上選取了A、B、C、D四個計(jì)數(shù)點(diǎn)，已知每相鄰兩點(diǎn)間對應(yīng)的時間間隔為0.1s，A與B、B與C、C與D之間的距離分別為10cm、15cm、20cm，則小車由紙帶上對應(yīng)打B點(diǎn)時運(yùn)動到打C點(diǎn)時，小車動能增加了_________________J，重力勢能減小了__________________J．實(shí)際上此過程機(jī)械能并不守恒是由于_____________

16、________ ，若減小斜面傾角，將使本實(shí)驗(yàn)的誤差__________．（填“增大”、“減小”、“不變”）．,增大,0.3,0.35,摩擦力對小車做了功,例七.在"驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律"的實(shí)驗(yàn)中,已知打點(diǎn)計(jì)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(shí)驗(yàn)運(yùn)用公式mv2/2=mgh時,從幾條打上點(diǎn)的紙帶中挑選第一第二點(diǎn)間的距離接近______mm并且

17、點(diǎn)跡清楚的紙帶（如圖所示）進(jìn)行測量，把第一個點(diǎn)記作O，另選連續(xù)的4個點(diǎn)A、B、C、D作為測量的點(diǎn)，經(jīng)測量知道A、B、C、D各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別19.63cm,23.74cm、28.22cm、33.12cm。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物由O點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)，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).,2,2.33,2.31,練習(xí)7.在重錘帶動紙帶自由下落，用打點(diǎn)計(jì)時器驗(yàn)證機(jī)械能守恒的實(shí)驗(yàn)時，打點(diǎn)計(jì)時器打

18、出的紙帶如下圖所示．重錘的質(zhì)量用m表示，根據(jù)紙帶上的數(shù)據(jù)，重錘在B點(diǎn)的動能是__________________，重錘在E點(diǎn)的動能是_____． 在上述過程中，重錘重力勢能變化是______________．（記數(shù)點(diǎn)A、B、C……F均為相鄰的打點(diǎn)）,2.47m(J),3.94m(J),1.48m(J),練習(xí)8.在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時，將重物自由下落，紙帶記錄如圖所示．（計(jì)算結(jié)果取2位有效數(shù)字）T=0.02s圖中紙帶左端為與重物相連

19、端，0點(diǎn)為重物靜止時所記錄的點(diǎn)，ABC三個記數(shù)點(diǎn)為打點(diǎn)計(jì)時之點(diǎn)，則重物下落hB距離時，其速度VB可用計(jì)算式VB=_________ 進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)圖示數(shù)據(jù)求出VB=__________m/s；重物重力勢能減少量為___________，動能增加量為__________________，兩者不完全相同的原因是__________________．實(shí)驗(yàn)中需要的測量儀器是____________________________