人教版 (2019)必修 第二册5 实验：验证机械能守恒定律优质课课件ppt

这是一份人教版 (2019)必修 第二册5 实验：验证机械能守恒定律优质课课件ppt，共27页。PPT课件主要包含了新知探究，实验注意事项，名师指点，数据处理，误差分析，课堂训练，答案D，答案B等内容，欢迎下载使用。

知识点 实验目的
1.会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度。2.掌握利用自由落体运动验证机械能守恒定律的原理和方法。
知识点 实验器材
铁架台(带铁夹)、打点计时器、重物(带纸带夹子)、纸带、复写纸、导线、毫米刻度尺、学生电源。
知识点 实验原理
让物体自由下落,忽略阻力情况下物体的机械能守恒,有两种方案验证物体的机械能守恒:
知识点 实验步骤
1.安装置:按图将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上,接好电路。
2.打纸带:将纸带的一端用夹子固定在重物上,另一端穿过打点计时器的限位孔,用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方。先接通电源,后松开纸带,让重物带着纸带自由下落。更换纸带重复做3~5次实验。
3.选纸带:选取点迹较为清晰且有两点间的距离约为2 mm的纸带,把纸带上打出的两点间的距离为2 mm的第一个点作为起始点,记作O,在距离O点较远处再依次选出计数点1、2、3、…。4.测距离:用刻度尺测出O点到1、2、3、…的距离,即为对应下落的高度h1、h2、h3、…。
1.先接通电源打点,后释放纸带。
4.测量下落高度时,为减小实验误差,后边的点应距起点O较远,在测量各点到O点的距离时,应当用刻度尺从O点量起,一次性读出各点到O点的距离。
1.求瞬时速度2.守恒验证方法一:利用起始点。
1.测量长度会带来偶然误差。减小偶然误差的办法:(1)测距离都应从O点测起。(2)多次测量取平均值。(3)选取的计数点应尽可能离O点远些,以减小相对误差。2.重物在拖着纸带下落的过程中必然受到阻力作用,主要是打点计时器与纸带间的摩擦力以及空气的阻力。克服这些阻力做功要消耗能量,所以重物动能的增加量必定小于重力势能的减少量。这是实验设计上带来的系统误差。3.打点计时器周期变化带来误差。
【例】 (实验原理及过程的理解)某同学利用重物自由下落来“验证机械能守恒定律”的实验装置如图甲所示。
(1)请指出实验装置中存在的明显错误 　。 (2)进行实验时,为保证重物下落时初速度为零,应　　　　(选填“A”或“B”)。 A.先接通电源,再释放纸带 B.先释放纸带,再接通电源(3)根据打出的纸带,选取纸带上连续打出的1、2、3、4四个点如图乙所示。已测出点1、2、3、4到打出的第一个点O的距离分别为h1、h2、h3、h4,打点计时器的打点周期为T。若代入所测数据能满足表达式gh3=　　　　,则可验证重物下落过程机械能守恒(用题目中已测出的物理量表示)。 
解析：(1)从图甲中的实验装置中发现,打点计时器接在了直流电源上,打点计时器的工作电源是低压交流电源。因此,明显的错误是打点计时器不能接在直流电源上。(2)为了使纸带上打下的第1个点是速度为零的初始点,应该先接通电源,让打点计时器正常工作后,再释放纸带。若先释放纸带,再接通电源,当打点计时器打点时,纸带已经下落,打下的第1个点的速度不为零。因此,为保证重物下落的初速度为零,应先接通电源,再释放纸带。
答案：(1)打点计时器不能接直流电源(或打点计时器应接交流电源)　(2)A　
1．在验证机械能守恒定律实验中,纸带将被释放瞬间的四种情况如照片所示,其中最合适的是(　　)
2．利用重物下落验证机械能守恒定律的实验中,下面叙述正确的是(　　)A.应该用天平称出重物的质量B.应该选用点迹清晰,特别是第一点没有拉成长条的纸带C.操作时应在接通电源的同时放开纸带D.打点计时器应接在电压为4~6 V的直流电源上
3．(多选)下列关于验证机械能守恒定律实验的实验误差的说法中,正确的是(　　)A.重物质量的称量不准会造成较大误差B.重物质量选用得较大些,有利于减小误差C.重物质量选用得较小些,有利于减小误差D.先释放纸带后接通电源会造成较大误差
解析：实验中,只需比较ghn与 的值即可验证机械能守恒定律是否成立,与重物质量无关,选项A错误;重物质量大些,则在下落过程中,空气阻力可忽略不计,有利于减小误差,选项B正确,选项C错误;应先接通电源,打点计时器工作稳定后,再释放纸带,有利于减小误差,选项D正确。答案：BD
4．在验证机械能守恒定律的实验中:(1)供实验选择的重物有以下四个,应选择(　　)A.质量为10 g的砝码 B.质量为200 g的木球C.质量为50 g的塑料球D.质量为200 g的铁球(2)质量m=1 kg的物体自由下落,得到如图所示的纸带,相邻计数点间的时间间隔为0.04 s,那么从打点计时器打下起点O到打下B点的过程中, 物体重力势能的减少量Ep=　　　　　 J,此过程中物体动能的增加量Ek=　　　　　 J。(g取9.8 m/s2,保留三位有效数字) 
解析：(1)为减小实验误差应选用铁球。(2)ΔEp=mghOB≈2.28 J答案：(1)D　(2)2.28　2.26
5．(选做题)为了验证机械能守恒定律,我们提供了如图所示的实验装置。某同学进行了如下操作并测出如下数据:
①用天平测定小球的质量为0.50 kg。②用游标卡尺测出小球的直径为10.0 mm。③用刻度尺测出电磁铁下端到光电门的距离为80.80 cm。④电磁铁先通电,让小球吸在开始端。⑤电磁铁断电时,小球自由下落。(1)在小球经过光电门时间内,计时装置记下小球经过光电门所用时间为2.50×10-3 s,由此可算得小球经过光电门的速度为　　　　　 m/s。 (2)计算得出重力势能的减少量为　　　　 J,小球动能增加量为　　　　 J。(结果保留三位数字) (3)试根据(2)对本实验下结论: 　。 
解析：(1)小球经过光电门所用时间很短,可看作匀速直线运动,所以v= =4 m/s;(2)小球的重力势能的减少量Ep减=mgh=4.04 J,小球动能增加量Ek增= mv2-0=4.00 J;(3)可见在误差允许范围内,小球的机械能是守恒的。答案：(1)4　(2)4.04　4.00　(3)在误差允许范围内,小球的机械能是守恒的