物理必修 第二册第八章 机械能守恒定律5 实验：验证机械能守恒定律教学ppt课件

这是一份物理必修 第二册第八章 机械能守恒定律5 实验：验证机械能守恒定律教学ppt课件，共24页。PPT课件主要包含了实验思路，物理量的测量，数据分析，实验装置，实验步骤，数据处理，验证方案，误差分析，随堂练习等内容，欢迎下载使用。
实验目的：验证机械能守恒定律。
实验原理：通过实验研究物体运动过程中动能与重力势能的变化，从而验证机械能守恒定律。
实验思路：1.实验满足的条件:研究过程一定要满足只有重力或弹力做功。2.减少阻力的方法:重物选取密度大、体积小的物体,可以减小空气阻力的影响;利用气垫导轨替代斜面等。
根据重力势能和动能的定义,实验中需要测量物体的质量、物体所处位置的高度以及物体的运动速度这三个物理量。
根据选定的实验方案和记录的实验数据,采用以下两种方法验证机械能是否守恒。1.计算物体在选定位置(任意两个位置)上动能与势能的和是否满足
2.计算重物在某两点间的动能变化和势能变化是否满足
案例1研究自由下落物体的机械能
实验器材：打点计时器、电源、纸带、复写纸、重物、刻度尺、铁架台(带铁夹)、导线两根．
注意事项：(1)安装打点计时器时，要使两限位孔的中线在同一竖直线上，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,可使空气阻力的影响相对减小。(3)实验时，应先接通电源，让打点计时器正常工作后再松开纸带让重物下落．(4)重物下落过程的始点和终点应适当远些。纸带也不宜过长，有效长度可为60～80 cm.
案例 2研究沿斜面下滑物体的机械能
实验器材：气垫导轨、数字毫秒计(光电门)、气泵、滑块(含遮光条)、交流电源
误差分析：(1)测量滑块下滑高度不准确造成误差。(2)滑块下滑过程中不可避免地要克服阻力做功,从而导致动能的变化量略小于对应的重力势能的变化量。
注意事项：(1)气垫导轨的轨面不许敲、碰,如果有灰尘污物,可用棉球蘸酒精擦净。(2)适当增大两个光电门之间的距离。(3)滑块内表面光洁度很高,严防划伤,更不容许掉在地上。(4)实验时保持气垫导轨的气流通畅,只有气轨喷气,才可将滑块放在气轨上面;实验完毕,先从气轨上取下滑块,再关气源,以避免划伤气轨。
例1:某同学用图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律,其中打点计时器的电源为交流电源,其频率为40 Hz,打出纸带的一部分如图乙所示。
(1)已测得s1=8.89 cm,s2=9.50 cm,s3=10.10 cm;当地重力加速度大小为9.8 m/s2,重物的质量为m=1.00 kg。若从打出的纸带可判定重物匀加速下落,请计算在打点计时器打出B点时重物下落的速度大小为　　　 m/s,打出C点时重物下落的速度大小为　　　　 m/s。 (2)打点计时器打出B点到打出C点的过程中,重物增加的动能　　　　(选填“大于”“等于”或“小于”)减小的重力势能。造成这一现象的原因是　　　　(填下列选项的首字母)。 A.有阻力存在 B.打点计时器打B点时的速度不为零
答案:(1)3.68　3.92　(2)小于　A　(3)实验成功　计算过程见解析
例2：某实验小组利用如图装置来验证机械能守恒定律．在气垫导轨上固定两个光电门，光电门连接数字毫秒计，滑块上固定宽度为d的遮光条．把导轨的右端垫高，测出倾角为θ.已知当地重力加速度为g.
(1)实验时，将滑块从某处由静止释放．遮光条通过某光电门的时间为Δt，则滑块通过此光电门的瞬时速度为________．(2)若通过光电门1和光电门2的速度分别为v1和v2，还需要测量________________________(并给这个物理量赋予字母)， 满足表达式_____________________________，说明机械能守恒．