验证机械能守恒定律实验六.ppt

目录,实验六验证机械能守恒定律,本节目录,基础理论储备,知能优化演练,创新实验评析,经典例题展示,基础理论储备,实验目的,利用自由落体运动验证只有重力作用下的物体机械能守恒,实验原理,在只有重力做功的自由落体运动中，分别求出做自由落体运动物体的重力势能的减少量和相应过程动能的增加量,若二者相等，说明机械能守恒，从而验证机械能守恒定律,实验器材,铁架台,(,含铁夹,),、打点计时器、学生电源、纸带、复写纸、导线、毫米刻度尺、重物,(,带纸带夹,),实验步骤,1,安装置：,按图甲将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上，接好电路,甲,注意事项,1,安装打点计时器时,必须使两个限位孔的中线严格竖直,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，可使空气阻力减小,3,实验中，提纸带的手要保持不动，且保证纸带竖直接通电源后，打点计时器工作稳定后再松开纸带,4,纸带长度选用,60 cm,左右为宜，应选用点迹清晰的纸带进行测量,5,测下落高度时，要从第一个点测起，并且各点对应的下落高度要一次测量完,考点,1,对注意事项及误差分析的考查,用落体法,“,验证机械能守恒定律,”,的实验中,(1),从下列器材中选出实验所必需的，其编号为,_,A,打点计时器,(,包括纸带,),；,B.,重锤；,C.,天平；,D.,毫米刻度尺；,E.,秒表；,F.,小车,(2),打点计时器的安装放置要求为,_,；开始打点计时的时候，应先,_,，然后,_,经典例题展示,例,1,【,答案,】,见解析,(1),根据以上数据，可知重物由,O,点运动至,C,点，重力势能的减少量等于,_ J,，动能的增加量等于,_ J(,取三位有效数字,),(2),根据以上数据，可知重物下落时的实际加速度,a,_,m/s,2,，,a,_,g,(,填,“,大于,”,或,“,小于,”,),，原因是,_.,(2),根据,CD,AB,2,aT,2,，,CD,OD,OC,，,AB,OB,OA,，代入数据得,a,9.75 m/s,2,g,.,实验中重物受空气阻力，纸带受限位孔或打点计时器振针的阻力作用，导致,a,g,.,【,答案,】,(1)7.62,7.57,(2)9.75,小于重物受空气阻力,纸带受限位孔或打点计时器振针的阻力,创新实验评析,【,范例,】,(2011,高考海南卷,),现要通过,实验验证机械能守恒定律实验装置如,图所示：水平桌面上固定一倾斜的气垫,导轨；导轨上,A,点处有一带长方形遮光,片的滑块，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,的砝码相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上的,B,点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间,t,.,用,d,表示,A,点到导轨底端,C,点的距离，,h,表示,A,与,C,的高度差,b,表示遮光片的宽度,s,表示,A,、,B,两点间的距离,将遮光片通过光电门的平均速度看做滑块通过,B,点时的瞬时速度用,g,表示重力加速度完成下列填空和作图：,1,2,3,4,5,s,(m),0.600,0.800,1.000,1.200,1.400,t,(ms),8.22,7.17,6.44,5.85,5.43,1/,t,2,(10,4,s,2,),1.48,1.95,2.41,2.92,3.39,【,名师点评,】,本实验创新点：,(1),实验器材的创新,用光电门测量速度；,(2),研究对象的创新,验证,M,、,m,系统机械能守恒；,(3),研究过程的创新,系统内各物体做匀加速运动,本部分内容讲解结束,按,ESC,键退出全屏播放,实验五探究动能定理,基础理论储备,实验目的,1,通过实验探究外力对物体做功与物体速度的关系,2,通过实验数据分析，总结出做功与物体速度平方的正比,关系,实验原理,探究加速度,a,与力,F,及质量,M,的关系时，应用的基本方法是控制变量法，即先控制一个参量,小车的质量,M,不变，讨论加速度,a,与力,F,的关系，再控制砝码和小盘的质量不变,即力,F,不变，改变小车质量,M,，讨论加速度,a,与,M,的关系,甲,实验器材,小车,(,前面带小钩,),、,100 g,200 g,砝码、长木板，两侧适当的对称位置钉两个铁钉、打点计时器及纸带、学生电源及导线,(,使用电火花计时器不用学生电源,),、,5,6,条相同规格的橡皮筋、刻度尺,实验步骤,1,按上图所示将实验仪器安装好,2,平衡摩擦力：在长木板的有打点计时器的一端下面垫一块木板，反复移动木板的位置，直至小车上不挂橡皮筋时,纸带打出的点间距均匀，即小车能匀速运动为止,3,先用,1,条橡皮筋做实验，用打点计时器和纸带测出小车获得的速度,v,1,，设此时橡皮筋对小车做的功为,W,，将这一组数据记入表格,4,用,2,条橡皮筋做实验，实验中橡皮筋拉伸的长度与第一次相同，这时橡皮筋对小车做的功为,2,W,，测出小车获得的速度,v,2,，将数据记入表格,5,用,3,条、,4,条,橡皮筋做实验，用同样的方法测出功和速度，记入表格,数据处理,1,求小车的速度：利用纸带上点迹均匀的一段测出两点间的距离,s,，则,v,(,其中,T,为打点周期,),2,实验数据记录,橡皮筋条数,位移,s,/m,时间,t,/s,速度,v,/(ms,1,),速度平方,v,2,/(m,2,s,2,),3.,在坐标纸上,(,如图乙,),画出,W,v,和,W,v,2,图线,(“,W,”,以一根橡皮筋做的功为单位,),乙,4,实验结论：,从图象可知功与物体速度变化的关系,W,v,2,.,误差分析,1,误差的主要来源是橡皮筋的长度、粗细不一，使橡皮筋的拉力做功,W,与橡皮筋的条数不成正比,2,没有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力时倾角过大也会造成,误差,3,.,利用打上点的纸带计算小车的速度时,测量不准带来误差,.,注意事项,1,平衡摩擦力很关键，将木板一端垫高，使小车重力沿斜面向下的分力与摩擦阻力平衡方法是轻推小车，由打点计时器打在纸带上的点的均匀程度判断小车是否匀速运动,找到木板一个合适的倾角,2,测小车速度时，纸带上的点应选均匀部分的，也就是选小车做匀速运动的部分,3,橡皮筋应选规格一样的力对小车做的功以一条橡皮筋做的功为单位即可，不必计算出具体数值,4,小车质量应大一些，使纸带上打的点多一些,拓展创新,1.,本实验中物体运动速度可以使用速度传感器直接采集,比用打点计时器方便快捷且误差较小,;,小车受到的外力也可以用拉力传感器采集以便于直接计算出合外力做功的大小,.,2.,可以把长木板换成气垫导轨,省略平衡摩擦力的操作步骤,达到简化实验过程、提高实验精度的目的,考点,1,对实验原理的理解,“,探究动能定理,”,的实验装置如图甲所示,当小车在两条橡皮筋作用下弹出时,橡皮筋对小车做的功记为,W,0,.,当用,4,条、,6,条、,8,条,完全相同的橡皮筋并在一起进行第,2,次、第,3,次、第,4,次,实验时，橡皮筋对小车做的功记为,2,W,0,、,3,W,0,、,4,W,0,，每次实验中由静止弹出的小车获得的最大速度可由打点计时器所打的纸带测出,甲,经典例题展示,例,1,(2),图乙给出了某次在正确操作情况下打出的纸带，从中截取了测量物体最大速度所用的一段纸带,测得,O,点到,A,、,B,、,C,、,D,、,E,各点的距离分别为,OA,5.65 cm,，,OB,7.12 cm,，,OC,8.78 cm,，,OD,10.40 cm,，,OE,11.91 cm.,已知相邻两点打点时间间隔为,0.02 s,，则小车获得的最大速度,v,m,_ m/s.,乙,【,答案,】,(1)ACD,(2)0.82,考点,2,实验数据的处理,如图甲所示,是某研究性学习小组做探究,“,橡皮筋做功和物体速度变化的关系,”,的实验,图中是小车在一条橡皮筋作用下弹出,沿木板滑行的情形这时,橡皮筋对小车做的功记为,W,.,当我们把,2,条、,3,条,完全相同的橡皮筋并在一起进行第,2,次、第,3,次,实验时,每次橡皮筋都拉伸到同一位置释放,.,小车每次实验中获得的速度由打点计时器所打点的纸带测出,甲,例,2,(1),除了图中的已给出的实验器材外，还需要的器材有,_,(2),平衡摩擦后，每次实验得到的纸带上的点并不都是均匀的，为了测量小车获得的速度，应选用纸带的,_,部分进行测量；,(3),下面是本实验的数据记录表，请将第,2,次、第,3,次,实验中橡皮筋做的功填写在对应的位置；,(4),从理论上讲，橡皮筋做的功,W,n,和物体速度,v,n,变化的关系应是,W,n,_,，请你根据表中测定的数据在如图乙所示的坐标系中作出相应的图象验证理论的正确性,乙,创新实验评析,【,答案,】,(1),见解析,(2)A,(3),不会,【,名师点评,】,本实验的创新点有：,(1),实验器材创新,用速度传感器测速度；,(2),改变做功多少的创新,通过改变做功位移来改变做功,多少；,(3),做功的力的特点创新,本实验做功的力为恒力，且不需平衡摩擦,知能优化演练,本部分内容讲解结束,按,ESC,键退出全屏播放,