物理必修 第二册5 实验：验证机械能守恒定律评课课件ppt

这是一份物理必修 第二册5 实验：验证机械能守恒定律评课课件ppt，共44页。PPT课件主要包含了导学·掌握必备知识，共研·突破关键能力，精炼·落实学科素养，重力或弹力，不做功，mgh1－mgh2，运动速度，答案AC，－21，ΔEk＝ΔEp等内容，欢迎下载使用。
素养·目标要求1．明确验证机械能守恒定律的基本思路并能进行相关量的测量．2．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．
一、实验思路机械能守恒的前提是“只有___________做功”，因此研究过程一定要满足这一条件．1．情形1：自由下落的物体只受到________作用，满足机械能守恒的条件． 实际中只要重力远大于阻力就可以2．情形2：物体沿光滑斜面下滑时，虽然受到重力和斜面的支持力，但支持力与物体位移方向垂直，对物体________，满足机械能守恒的条件．　 实际中不存在，只能尽量减少摩擦
三、实验步骤(以教材参考案例1为例)1．安装装置：按图甲所示把打点计时器安装在铁架台上，用导线把打点计时器与电源连接好．
2．打纸带：在纸带的一端把重物用夹子固定好，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手竖直提起纸带使重物停靠在打点计时器附近．先接通电源后释放纸带，让重物拉着纸带自由下落．重复几次，得到3～5条打好点的纸带．3．选纸带并测量：选择一条点迹清晰的纸带，确定要研究的开始和结束的位置，测量并计算出两位置之间的距离Δh及在两位置时纸带的速度，代入表达式进行验证．
在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变．
(1)安装．①打点计时器的两个限位孔要在同一竖直线上（尽量减小纸带与打点计时器的摩擦），且离地高度适当． 打出足够多的点②电源：电磁打点计时器使用低压交变电源(约8 V)，不可用直流电源．(2)实验准备．①重物：选择质量大、密度大、体积适中的金属球或重锤． 减小摩擦阻力、空气阻力的影响②纸带：保证纸带竖直，重物靠近打点计时器，如图中，只有D图符合要求．
目标一　教材原型实验【典例】例 1 如图为验证机械能守恒定律的实验装置示意图．现有器材：带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、导线、纸带、带夹子的重物、天平．回答下列问题．
纸带和打点计时器之间有摩擦
用米尺测量纸带上点的位置关系时读数有误差
例 2 [2023·安徽亳州高一联考]某实验小组用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律．某同学按照正确操作得到的纸带如图乙所示，其中O是起始点，M、N、P为从合适位置开始选取的连续点中的三个点，打点频率为50 Hz.该同学用刻度尺测量O到M、N、P各点的距离，并记录在图乙中，已知重物的质量为0.5 kg，取重力加速度g＝9.80 m/s2.
(4)若测出纸带上各点到O点之间的距离，根据纸带算出打点计时器打各点时重物的速度v及重物下落的高度x，则在机械能守恒的情况下，下列以v2为纵轴、x为横轴画出的图像正确的是________．
例 4 某同学设计了一个用拉力传感器验证机械能守恒定律的实验．一根轻绳一端连接固定拉力传感器，另一端连接小钢球，如图甲所示．拉起小钢球至某一位置由静止释放，使小钢球在竖直平面内摆动，记录钢球摆动过程中拉力传感器示数的最大值Tmax和最小值Tmin.改变小钢球的初始释放位置，重复上述过程．根据测量数据在直角坐标系中绘制的Tmin - Tmax图像是一条直线，如图乙所示．
(1)若小钢球摆动过程中机械能守恒，则图乙中直线斜率的理论值为________．(2)由图乙得：直线的斜率为________，小钢球的重力为________N．(结果均保留两位有效数字)(3)该实验系统误差的主要来源是________(填正确答案标号)．A．小钢球摆动角度偏大B．小钢球初始释放位置不同C．小钢球摆动过程中有空气阻力
例 5 利用气垫导轨验证机械能守恒定律实验的实验装置如图甲所示．水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨，导轨上A点处有一带长方形挡光条的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的小球相连．挡光条两条长边与导轨垂直，导轨上B点处有一光电门，可以测量挡光条经过光电门时的挡光时间t，用d表示A点到光电门B处的距离，b表示挡光条的宽度．将挡光条通过光电门的平均速度视为滑块通过B点时的瞬时速度，实验开始时滑块在A处由静止开始运动．
(1)滑块通过B点的瞬时速度可表示为______；(2)某次实验测得导轨倾角θ＝30°，重力加速度用g表示，滑块从A处到达B处时小球和滑块组成的系统动能增加量可表示为ΔEk＝________，系统的重力势能减少量可表示为ΔEp＝________，在误差允许的范围内，若满足__________，则可认为系统的机械能守恒．(3)用上述实验方法，某同学改变A、B间的距离，得到滑块到B点时对应的速度v，作出的v2 - d图像如图乙所示，并测得M＝m，则重力加速度g＝________m/s2. 
2．如图所示，用倾斜放置的气垫导轨验证机械能守恒定律．已知滑块和挡光条的总质量为m，挡光条的宽度为d，重力加速度为g.现将滑块由静止释放，两个光电门G1和G2分别记录了挡光条通过光电门的时间t1和t2，则滑块通过两个光电门的过程中动能的增加量ΔEk＝______________，通过两个光电门过程中重力势能的减少量ΔEp＝________(用图中所标符号表示)．若两者在实验误差允许范围内相等，则验证了滑块在下滑过程中机械能守恒．若实验中滑块以初速度v0下滑，用上述方法______(选填“能”或“不能”)验证机械能守恒定律．
3.[2023·重庆高中高一下质量调研]某研究小组用如图甲所示的实验装置“验证机械能守恒定律”．
(1)供实验选择的重物有以下四个，最优选择为________．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)实验时应将打点计时器接到________电源上(选“交流”或“直流”)．(3)根据图乙所示纸带上的测量数据，可得出打B点时重物的速度为________m/s，根据(1)可知重物在B点时的动能为Ek＝________J.已知O为初始速度为零的点，则OB重力势能的减少量为Ep＝________J.Ep不完全等于Ek的原因是____________________________________．(均保留小数点后两位，g＝10 m/s2)
受到空气阻力且纸带与打点计时器之间存在摩擦
(4)研究小组的同学反思所做的实验后发现误差较大，操作也不便，于是在老师的指导下利用如图丙所示的DIS实验装置对验证机械能守恒定律实验进行改进．其简图如图丁所示．由光电门与轻质摆杆组成的单摆绕O点转动，实验时，质量为m的光电门从M点由静止下摆，依次经过6个宽度为d的挡光条，光电门摆至左边海绵止动阀处被卡住不再回摆．已知摆长为L，当摆杆与竖直方向的夹角为θ(θ小于90°)时，光电门经过挡光条的时间为Δt，以圆弧最低点N所在平面为零势能面，则光电门的势能Ep＝___________，动能Ek＝________，然后对比不同挡光条处势能和动能之和是否相等．(用字母m、L、θ、d、Δt、g表示)
mg(L－L cs θ)
4．某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律．安装打点计时器后，接通电源，让打点计时器正常工作后，松开纸带．
(1)将纸带上打出的第一个点记为0，并在离0点较远的任意点依次选取几个连续的点，分别记为1，2，3…量出各点与0点的距离h，算出各点对应的速度，分别记为v1至v6，数据如表格所示．表格中有一个速度的数据有较大误差，代表符号为________．(2)修正数据后，该同学计算出各点对应速度的平方值，并作v2-h图像，如图乙所示．若得出的直线斜率为k，则测出的重力加速度g＝________．与真实值相比，测出的g值________(选填“偏小”或“偏大”)．