1、欄目欄目導引導引第七章機械能守恒定律第七章機械能守恒定律第九節(jié)實驗：驗證機械能守第九節(jié)實驗：驗證機械能守恒定律恒定律學學.科科.網網欄目欄目導引導引第七章機械能守恒定律第七章機械能守恒定律學習目標：學習目標：1.掌握利用自由落體運動驗證機械能掌握利用自由落體運動驗證機械能守恒定律守恒定律.2.知道實驗的原理、方法和過程知道實驗的原理、方法和過程.3.會處理實驗數據，并能對實驗結果進行討論及會處理實驗數據，并能對實驗結果進行討論及誤差分析誤差分析.重點難點：重點難點：實驗條件的控制及數據處理實驗條件的控制及數據處理.欄目欄目導引導引第七章機械能守恒定律第七章機械能守恒定律新知初探新知初探自主學習

2、自主學習 一、實驗原理一、實驗原理1.機械能守恒定律機械能守恒定律(1)當只有重力做功時，物體的動能和重力勢能當只有重力做功時，物體的動能和重力勢能發(fā)生相互轉化，但機械能的總量保持不變發(fā)生相互轉化，但機械能的總量保持不變(2)做自由落體運動的物體，只受重力作用，其做自由落體運動的物體，只受重力作用，其機械能是守恒的機械能是守恒的學學.科科.網網欄目欄目導引導引第七章機械能守恒定律第七章機械能守恒定律2.實驗原理實驗原理圖圖791欄目欄目導引導引第七章機械能守恒定律第七章機械能守恒定律欄目欄目導引導引第七章機械能守恒定律第七章機械能守恒定律欄目欄目導引導引第七章機械能守恒定律第七章機械能守恒定律

3、三、探究步驟三、探究步驟1.安裝置：安裝置：將打點計時器固定在鐵架臺上；用將打點計時器固定在鐵架臺上；用導線將打點計時器與低壓交流電源相連接導線將打點計時器與低壓交流電源相連接2.接電源，打紙帶：接電源，打紙帶：把紙帶的一端在重物上用把紙帶的一端在重物上用夾子固定好，另一端穿過打點計時器的限位孔夾子固定好，另一端穿過打點計時器的限位孔,用手提著紙帶使重物?？吭诖螯c計時器附近，用手提著紙帶使重物停靠在打點計時器附近，接通電源，待打點穩(wěn)定后松開紙帶，讓重物自接通電源，待打點穩(wěn)定后松開紙帶，讓重物自由下落重復幾次，打下由下落重復幾次，打下35條紙帶條紙帶欄目欄目導引導引第七章機械能守恒定律第七章機械

4、能守恒定律欄目欄目導引導引第七章機械能守恒定律第七章機械能守恒定律要點探究要點探究講練互動講練互動實驗數據處理實驗數據處理欄目欄目導引導引第七章機械能守恒定律第七章機械能守恒定律欄目欄目導引導引第七章機械能守恒定律第七章機械能守恒定律欄目欄目導引導引第七章機械能守恒定律第七章機械能守恒定律 (2012金陵中學高一檢測金陵中學高一檢測)某同學做驗證某同學做驗證機械能守恒定律實驗時，不慎將一條挑選出的機械能守恒定律實驗時，不慎將一條挑選出的紙帶一部分損壞，損壞的是前端部分剩下的紙帶一部分損壞，損壞的是前端部分剩下的一段紙帶上各相鄰點間的距離已測出標在圖一段紙帶上各相鄰點間的距離已測出標在圖793中

5、，單位是中，單位是cm.已知打點計時器工作頻率為已知打點計時器工作頻率為50 Hz，重力加速度，重力加速度g取取9.8 m/s2.圖圖793 例例1欄目欄目導引導引第七章機械能守恒定律第七章機械能守恒定律(1)重物在重物在2點的速度點的速度v2_，在，在5點的速點的速度度v5_，此過程中動能增加量，此過程中動能增加量Ek_，重力勢能減少量，重力勢能減少量Ep_(2)比較得比較得Ek_Ep(填填“大于大于”、“等等于于”或或“小于小于”)，原因是，原因是_由由以上可得出實驗結論以上可得出實驗結論_欄目欄目導引導引第七章機械能守恒定律第七章機械能守恒定律(3)根據實驗判斷下列圖象正確的是根據實驗判

6、斷下列圖象正確的是(其中其中Ek表示表示物體動能的變化物體動能的變化,h表示物體下落的高度表示物體下落的高度)()圖圖794欄目欄目導引導引第七章機械能守恒定律第七章機械能守恒定律【思路點撥思路點撥】求某一點的速度時應根據中間求某一點的速度時應根據中間時刻的瞬時速度等于該過程的平均速度；因為時刻的瞬時速度等于該過程的平均速度；因為存在空氣阻力和紙帶與打點計時器間的摩擦阻存在空氣阻力和紙帶與打點計時器間的摩擦阻力，物體在下落過程中減少的重力勢能并不等力，物體在下落過程中減少的重力勢能并不等于增加的動能于增加的動能學學.科科.網網欄目欄目導引導引第七章機械能守恒定律第七章機械能守恒定律欄目欄目導引

7、導引第七章機械能守恒定律第七章機械能守恒定律(2)顯然顯然EkEp，原因是實驗中重錘要克服阻，原因是實驗中重錘要克服阻力做功由以上可得出實驗結論為：在誤差允力做功由以上可得出實驗結論為：在誤差允許的范圍內，機械能守恒許的范圍內，機械能守恒(3)物體機械能守恒物體機械能守恒,應有物體減少的重力勢能轉應有物體減少的重力勢能轉化為增加的動能化為增加的動能,即即Ekmgh，可見物體增加，可見物體增加的動能與下落的距離成正比的動能與下落的距離成正比,選項選項C正確正確學學.科科.網網欄目欄目導引導引第七章機械能守恒定律第七章機械能守恒定律【答案答案】(1)1.50 m/s2.075 m/s1.03m J

8、1.06m J (2)小于實驗中重錘要克服阻力做功在誤差小于實驗中重錘要克服阻力做功在誤差允許的范圍內，機械能守恒允許的范圍內，機械能守恒(3)C欄目欄目導引導引第七章機械能守恒定律第七章機械能守恒定律誤差分析與注意事項誤差分析與注意事項1.誤差分析誤差分析(1)偶然誤差：測量相關長度時帶來的，減小的偶然誤差：測量相關長度時帶來的，減小的方法是多測幾次取平均值方法是多測幾次取平均值(2)系統誤差：實驗過程中要克服阻力系統誤差：實驗過程中要克服阻力(主要是打主要是打點計時器的阻力點計時器的阻力)做功，故動能的增加量做功，故動能的增加量Ek必必定稍小于勢能的減少量定稍小于勢能的減少量Ep.再者，交

9、流電的頻再者，交流電的頻學學.科科.網網欄目欄目導引導引第七章機械能守恒定律第七章機械能守恒定律率率f不是不是50 Hz也會帶來系統誤差若也會帶來系統誤差若f50 Hz，由于速度值仍按頻率為由于速度值仍按頻率為50 Hz計算，頻率的計算計算，頻率的計算值比實際值偏小，周期值偏大，算得的速度值值比實際值偏小，周期值偏大，算得的速度值偏小，動能值也就偏小，使偏小，動能值也就偏小，使EkEp的誤差進一的誤差進一步加大；根據同樣的道理，若步加大；根據同樣的道理，若f50 Hz，則可，則可能出現能出現EkEp的結果的結果欄目欄目導引導引第七章機械能守恒定律第七章機械能守恒定律2.注意事項注意事項(1)安

10、裝打點計時器時，必須使兩個限位孔的中安裝打點計時器時，必須使兩個限位孔的中線嚴格豎直，以減小摩擦阻力線嚴格豎直，以減小摩擦阻力(2)應選用質量和密度較大的重物，增大重力可應選用質量和密度較大的重物，增大重力可使阻力的影響相對減小，增大密度可以減小體使阻力的影響相對減小，增大密度可以減小體積，可使空氣阻力減小積，可使空氣阻力減小欄目欄目導引導引第七章機械能守恒定律第七章機械能守恒定律欄目欄目導引導引第七章機械能守恒定律第七章機械能守恒定律 在用自由落體法驗證機械能守恒定律在用自由落體法驗證機械能守恒定律的實驗中：的實驗中：(1)從下列器材中選出實驗所必需的，其編號為從下列器材中選出實驗所必需的，

11、其編號為_A打點計時器打點計時器(包括紙帶包括紙帶)B重錘重錘C天平天平D毫米刻度尺毫米刻度尺E秒表秒表F運動小車運動小車例例2欄目欄目導引導引第七章機械能守恒定律第七章機械能守恒定律(2)打點計時器的安裝放置要求為打點計時器的安裝放置要求為_；開始打點計時的時候，應；開始打點計時的時候，應先先_，然后，然后_(3)計數時對所選用的紙帶要求是計數時對所選用的紙帶要求是_(4)實驗中產生系統誤差的主要原因是實驗中產生系統誤差的主要原因是_；使重錘獲得的動；使重錘獲得的動能往往能往往_，為減小誤差，懸掛在紙帶下的重錘應選擇為減小誤差，懸掛在紙帶下的重錘應選擇_欄目欄目導引導引第七章機械能守恒定律第

12、七章機械能守恒定律【精講精析精講精析】根據實驗原理可知選用的器材根據實驗原理可知選用的器材為為A、B、D.(2)打點計時器的安裝放置要求底板要豎直，打打點計時器的安裝放置要求底板要豎直，打點計時器靠近底板安裝并固定實驗時應先接點計時器靠近底板安裝并固定實驗時應先接通電源，再釋放紙帶通電源，再釋放紙帶(3)計數時對所選用的紙帶要求是點跡清晰，最計數時對所選用的紙帶要求是點跡清晰，最初兩點間距離接近初兩點間距離接近2 mm.欄目欄目導引導引第七章機械能守恒定律第七章機械能守恒定律(4)實驗中紙帶通過打點計時器的阻力是產生系實驗中紙帶通過打點計時器的阻力是產生系統誤差的主要原因由于阻力的作用使重錘獲

13、統誤差的主要原因由于阻力的作用使重錘獲得的動能往往小于它所減少的重力勢能為減得的動能往往小于它所減少的重力勢能為減小誤差，懸掛在紙帶下的重錘應選擇質量大，小誤差，懸掛在紙帶下的重錘應選擇質量大，密度大的密度大的欄目欄目導引導引第七章機械能守恒定律第七章機械能守恒定律【答案答案】(1)ABD(2)底板要豎直，打點計時器靠近底板安裝并固底板要豎直，打點計時器靠近底板安裝并固定接通電源釋放紙帶定接通電源釋放紙帶(3)點跡清晰，最初兩點間距離接近點跡清晰，最初兩點間距離接近2 mm(4)紙帶通過打點計時器的阻力小于它所減少紙帶通過打點計時器的阻力小于它所減少的重力勢能質量大、密度大的重錘的重力勢能質量

14、大、密度大的重錘欄目欄目導引導引第七章機械能守恒定律第七章機械能守恒定律實驗創(chuàng)新實驗創(chuàng)新 利用氣墊導軌驗證機械能守恒定律，利用氣墊導軌驗證機械能守恒定律，實驗裝置示意圖如圖實驗裝置示意圖如圖795所示：所示：圖圖795例例3欄目欄目導引導引第七章機械能守恒定律第七章機械能守恒定律(1)實驗步驟：實驗步驟：將氣墊導軌放在水平面上，桌面高度不低于將氣墊導軌放在水平面上，桌面高度不低于1 m，將導軌調至水平；，將導軌調至水平；用游標卡尺測量擋光條的寬度為用游標卡尺測量擋光條的寬度為l9.30 mm;由導軌標尺讀出兩光電門中心之間的距離由導軌標尺讀出兩光電門中心之間的距離s_ cm；將滑塊移至光電門將

15、滑塊移至光電門1左側某處，待砝碼靜止不左側某處，待砝碼靜止不動時，釋放滑塊，要求砝碼落地前擋光條已能動時，釋放滑塊，要求砝碼落地前擋光條已能過光電門過光電門2；欄目欄目導引導引第七章機械能守恒定律第七章機械能守恒定律從數字計時器從數字計時器(圖中未畫出圖中未畫出)上分別讀出擋光上分別讀出擋光條通過光電門條通過光電門1和光電門和光電門2所用的時間所用的時間t1和和t2；用天平稱出滑塊和擋光條的總質量用天平稱出滑塊和擋光條的總質量M，再稱，再稱出托盤和砝碼的總質量出托盤和砝碼的總質量m.(2)用表示直接測量量的字母寫出下列所示物理用表示直接測量量的字母寫出下列所示物理量的表達式量的表達式滑塊通過光電門滑塊通過光電門1和光電門和光電門2時瞬時速度分別時瞬時速度分別為為v1_和和v2_；欄目欄目導引導引第七章機械能守恒定律第七章機械能守恒定律當滑塊通過光電門當滑塊通過光電門1和光電門和光電門2時，系統時，系統(包括滑包括滑塊、擋光條、托盤和砝碼塊、擋光條、托盤和砝碼)的總動能分別為的總動能分別為Ek1_和和Ek2_；在滑塊從光電門在滑塊從光電門1運動到光電門運動到光電門2的過程