高中物理人教版 (2019)必修 第二册实验：验证机械能守恒定律教课内容课件ppt

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册实验：验证机械能守恒定律教课内容课件ppt，共32页。PPT课件主要包含了课堂导入，学习目标，探究新知，学习总结，课堂练习，实验思路，实验器材，打点计时器，铁架台，测量物理量等内容，欢迎下载使用。
十米跳台跳水是种技术性较强的运动，如果不计空气阻力，机械能是否守恒？ 
1.验证机械能守恒定律．　2.熟悉瞬时速度的测量方法．　3.能正确进行实验操作，分析实验数据得出结论，能定性地分析产生误差的原因．
思考：机械能守恒定律的条件是只有重力或弹力做功，回顾以前学过的运动，哪种运动形式可以用来验证机械能守恒定律？
物体做自由落体运动；物体沿着光滑斜面运动；用细线悬挂的小球的摆动……
【方案一】研究自由下落物体的机械能
打点计时器、纸带、复写纸、重物、刻度尺、铁架台（带铁夹）、学生电源等
视频：用自由落体运动验证机械能守恒定律的过程
根据重力势能和动能的定义，很自然想到，需要测量物体的质量、物体所处位置的高度以及物体运动的速度这三个物理量.
1.按如图装置把打点计时器安装在铁架台上，用导线将其与学生电源连接好。
2.把纸带的一端在重物上用夹子固定好，另一端穿过计时器限位孔，竖直提起纸带使重物停靠在打点计时器附近，纸带上端用夹子夹住。
3.接通电源，松开纸带，让重物自由下落。
4.重复几次，得到3～5条打好点的纸带。
问题：怎样测定第n个点的瞬时速度？
测出第n个点的相邻前、后两段相等时间T内下落的距离sn和sn+1
由公式 ，或由 算出
第1种方法是根据机械能守恒定律得到的，而我们的目的就是验证机械能守恒定律，所以不能用。第2种方法认为加速度为g，由于各种摩擦阻力不可避免，所以实际加速度必将小于g，这样将得到机械能增加的结论，有阻力作用机械能应该是减少的，故这种方法也不能用。
问题：计算物体的速度，可有三种方法，哪种方法不合适？为什么？
研究自由下落物体的机械能，需要验证的关系？
物体在选定的位置上动能和势能的和是否满足
也可以计算重物在某两点间的动能变化和势能变化是否满足
若物体从初始位置静止下落，也可以验证物体下落 是否满足
也可以不测量物体的质量
问题：是否需要一定测量重物的质量？
可不可以用图象处理数据?
如果实验要求计算势能和动能的具体数据，那就必须要知道物体的质量。
该图象的斜率表示什么？
问题1：重物下落过程中，除了重力外还受哪些阻力？怎样减少这些阻力对实验的影响？
会受到空气阻力和限位孔对纸带的摩擦力的影响
①重物应该选择小而重的（即密度比较大的）②打点计时器安装时要竖直，同时必须使纸带两限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力。
问题2：在纸带上选择哪两个位置作为过程的开始和终结采集数据？
以打在纸带上的第1个点作为开始（初速度为零）
（1）若根据 来判定，则：
【互动探究】如何判定纸带上的第一个点就是纸带刚开始下落时打下的呢？
纸带上的头两个点间的距离应接近2mm
（2）若根据 来判定
【互动探究】可以回避起始点吗？（即处理纸带时可以不用到起始点吗）?
1、偶然误差：测量长度时会带来误差
2、系统误差： 实验中重物和纸带下落过程中要克服阻力（主要是打点计时器的阻力）做功，故动能的增加量ΔEK 必定稍小于势能的减少量ΔEP 。
1、安装打点计时器时，必须使两纸带限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力。
2、应选用质量和密度较大的重物，增大重力可可使阻力的影响相对减小，增大密度可以减小体积，可使空气阻力减小。
3、选用纸带时应尽量挑选第一、二点间距接近2mm的点迹清晰且各点呈一条直线的纸带。
4、实验用的纸带一般小于1m ，从起始点开始大约能打出20 个点左右。末位置的点可选择倒数第一个点或倒数第二个点，从这一个点向前数4～6 个点当初位置的点，可以减小这两个点的瞬时速度以及两点之间距离（高度h）测量的误差。
【方案二】研究沿斜面下滑物体的机械能
气垫导轨及其附件、气源、电脑通用计数器、电子天平
物体沿倾斜导轨下滑，下落过程中经过两光电门，两光电门的高度，用刻度尺测量，则减少的重力势能为mgh；用光电门处测量滑块的瞬时速度，质量用天平测出.
思考：1.如何选择挡光片的距离 ，过大或过小对速度的测量各有什么影响？
2.用平均速度代替瞬时速度对本实验的结果影响如何？
【方案三】利用频闪照片验证机械能守恒
比例1:1 频闪时间间隔T
中间时刻的瞬时速度与这段时间上的平均速度的数值相等
实验的结果受阻力影响重物的质量不必测量多做几次反复验证
1.为进行“验证机械能守恒定律”实验，有下列器材可选用：铁架台、打点计时器、复写纸、纸带、秒表、低压直流电源、导线、电键、天平，其中不必要的器材是_________________________________; 缺少的器材是 。
秒表、天平、低压直流电源
低压交流电源、刻度尺、重物、夹子
2.(多选)“验证牛顿第二定律”与“验证机械能守恒定律”这两个实验，它们的共同之处是（ ）A．都要用打点计时器B．都要用天平测质量C．都要用刻度尺测位移D．都要计算瞬时速度
3.在验证机械能守恒定律时，如果以 为纵轴以h为横轴，根据实验数据绘出的图线应是 ，才能验证机械能守恒定律，其斜率等于 的数值。
在验证机械能守恒定律时，将重物自由下落，纸带记录如图所示．（计算结果取2位有效数字）T=0.02s图中纸带左端为与重物相连端，O点为重物静止时所记录的点，ABC三个记数点为打点计时之点，则重物下落hB距离时，其速度VB可用计算式VB=_________ 进行计算，根据图示数据求出VB=______m/s；重物重力势能减少量为________，动能增加量为_____，两者不完全相同的原因是：____________________________________________ ___________实验中需要的测量仪器是____________________．
下落过程中,重物克服摩擦和 空气阻力做功,部分机械能
5 利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置示意图如图所示。
(1)实验步骤：A.将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1 m，将导轨调至水平.B.用游标卡尺测出挡光条的宽度为l＝60.0 mm。C.由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离x＝______cm。