高中物理《驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》課件3（16張PPT）（粵教版必修2）

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歡迎進(jìn)入物理課堂 實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 驗(yàn)證自由下落過(guò)程中機(jī)械能守恒 圖示紙帶的左端是用夾子夾重物的一端 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 要多做幾次實(shí)驗(yàn) 選點(diǎn)跡清楚 且第一 二兩點(diǎn)間距離接近2mm的紙帶進(jìn)行測(cè)量 用刻度尺量出從0點(diǎn)到1 2 3 4 5各點(diǎn)的距離h1 h2 h3 h4 h5 利用 勻變速直線運(yùn)動(dòng)中間時(shí)刻的即時(shí)速度等于該段位移內(nèi)的平均速度 算出2 3 4各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的即時(shí)速度v2 v3 v4 驗(yàn)證與2 3 4各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的重力勢(shì)能減少量mgh和動(dòng)能增加量mv2 2是否相等 由于摩擦和空氣阻力的影響 本實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差總是使 本實(shí)驗(yàn)不需要測(cè)重物的質(zhì)量 例1 驗(yàn)證牛頓第二定律 及 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 這兩個(gè)實(shí)驗(yàn) 它們的共同之處是 A 都要用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器B 都要用天平測(cè)質(zhì)量C 都要用刻度尺測(cè)位移D 都要計(jì)算瞬時(shí)速度 AC 練習(xí)1 在 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 的實(shí)驗(yàn)中 需直接測(cè)量的物理量是 A 重物的質(zhì)量B 重力加速度C 重物下落的高度D 與下落高度對(duì)應(yīng)的重物的瞬時(shí)速度 C 例2 在 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 的實(shí)驗(yàn)中 下列操作正確的是 A 先釋放重物 后接通電源B 用秒表測(cè)量重物下落的時(shí)間C 打完一條紙帶后 立即切斷電源D 每打完一條紙帶 活動(dòng)復(fù)寫(xiě)紙位置 CD 練習(xí)2 在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中要用到的器材和測(cè)量?jī)x器有 A 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器B 低壓交流電源C 秒表D 重錘E 鐵架臺(tái)和復(fù)夾F 紙帶G 刻度尺H 天平 ABDEFG 例3 在下面三個(gè)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中A 驗(yàn)證牛頓第二定律B 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律C 碰撞中的動(dòng)量守恒 1 實(shí)驗(yàn)中要使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的有 2 實(shí)驗(yàn)中要求物體通過(guò)某點(diǎn)即時(shí)速度的有 3 實(shí)驗(yàn)中必須用天平測(cè)物體質(zhì)量的有 4 實(shí)驗(yàn)中要用刻度尺量長(zhǎng)度的有 5 實(shí)驗(yàn)中需要平衡摩擦力的有 AB B AC ABC A 練習(xí)3 在 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 的實(shí)驗(yàn)中 1 現(xiàn)有器材是 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 低壓電源 紙帶 帶夾子的重物 刻度尺 天平 導(dǎo)線 鐵架臺(tái) 其中該實(shí)驗(yàn)不需要的器材是 2 實(shí)驗(yàn)中 要從幾條打上點(diǎn)的紙帶中挑選第一 二兩點(diǎn)間的距離接近 mm并且點(diǎn)跡清晰的紙帶進(jìn)行測(cè)量 3 某學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中器材安裝正確 操作規(guī)范 所用交流電的頻率為50Hz 但驗(yàn)證結(jié)果是重物增加的動(dòng)能稍小于它減少的重力勢(shì)能 其主要原因是 天平 h gt2 2 10 0 022 2 0 002m 2mm 紙帶受到的摩擦和空氣阻力做負(fù)功 例4 某學(xué)生在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中有如下操作步驟 試按合理的順序步驟序號(hào)填在下面的線上 A 斷開(kāi)電源 取下紙帶 選出前兩個(gè)點(diǎn)間距離接近2mm的紙帶 B 把紙帶固定在重錘上 C 將紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 并把紙帶上提使重錘停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的地方 D 把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在放于桌邊的鐵架臺(tái)上 并與低壓交流電源相連接 E 接通電源 同時(shí)釋放紙帶 F 求出重錘重力勢(shì)能的減少量 EP和動(dòng)能的增加量 EK 比較 EP和 EK得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論 G 用刻度尺量出所選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)到打下的第一個(gè)點(diǎn)0之間的距離 DBCEAGF 練習(xí)4 在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中 A 帶重錘的紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 用手將紙帶豎直提起B(yǎng) 用天平測(cè)出重錘的質(zhì)量C 把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器豎直固定在鐵架臺(tái)上D 把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接上低壓交流電源E 松開(kāi)紙帶 使重錘自由下落F 閉合電鍵G 重做幾次 選出第一 二點(diǎn)間距離接近2mm 點(diǎn)子清晰的紙帶H 在紙帶上 記下第一個(gè)點(diǎn)的位置0 并在紙帶上依次選取幾個(gè)點(diǎn)標(biāo)出0 1 2 3 I 計(jì)算出與各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度V1 V2 和測(cè)出各點(diǎn)到0點(diǎn)的距離h1 h2 把數(shù)據(jù)填入表格J 算出重物運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)1 2 3 時(shí)減少的重力勢(shì)能以及增加的動(dòng)能 進(jìn)行驗(yàn)證 在上述步驟中不必要的是 將必要的步驟前面的字母按合理的順序排列出來(lái) C D A F E G H I J B 甲 S2 S12 8gT2 重力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于阻力 例5 在用自由落體運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)中 1 若用公式v gt計(jì)算瞬時(shí)速度進(jìn)行驗(yàn)證 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接交流的頻率為50Hz 甲 乙兩條實(shí)驗(yàn)紙帶 應(yīng)選 紙帶為好 圖 2 若通過(guò)測(cè)量紙帶上某兩點(diǎn)間距離來(lái)計(jì)算瞬時(shí)速度進(jìn)行驗(yàn)證的話 設(shè)已測(cè)得點(diǎn)2到4點(diǎn)之間距離為S1 點(diǎn)0到點(diǎn)3之間距離為S2 打點(diǎn)周期為T(mén) 為驗(yàn)證自重物開(kāi)始下落到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下點(diǎn)3這段時(shí)間內(nèi)機(jī)械能守恒 實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)滿足S1 S2 T之間的關(guān)系為 3 重物選取的原則應(yīng)是 練習(xí)5 在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中 物體從靜止落下 并在紙帶上打下從0開(kāi)始的一系列的點(diǎn) 已知所用電源頻率為50Hz 每打5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn) 各計(jì)數(shù)點(diǎn)與第一個(gè)點(diǎn)0之間的距離見(jiàn)下表 1 則實(shí)驗(yàn)所測(cè)重力加速度值為 2 計(jì)數(shù)點(diǎn)2所對(duì)應(yīng)的即時(shí)速度值為 3 實(shí)驗(yàn)中是否需要測(cè)出重物質(zhì)量 因?yàn)?9 77m s2 197 95cm s 不需要 實(shí)驗(yàn)并不需要知道動(dòng)能和勢(shì)能的具體數(shù)值 根據(jù)mgh mv2 2可消去m 例6 為了驗(yàn)證物體在自由下落過(guò)程中機(jī)械能是守恒的 將m 0 5kg的重物系上一紙帶 并將紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 當(dāng)重物自由下落時(shí) 得到如圖所示的記錄紙帶 已知打點(diǎn)周期T 0 02s 設(shè)當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭 9 9m s2 計(jì)算打A B兩點(diǎn)時(shí)重物下落的速率VA VB 以A B兩點(diǎn)為例 驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒 Ek mgh 結(jié)論 1 5m s 2 1m s 0 54J 0 53J 在誤差允許范圍內(nèi)機(jī)械能守恒 練習(xí)6 斜面長(zhǎng)100cm 高60cm 某同學(xué)以質(zhì)量為400g的小車(chē)沿斜面下滑來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 他從記錄小車(chē)運(yùn)動(dòng)的打點(diǎn)紙帶上選取了A B C D四個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn) 已知每相鄰兩點(diǎn)間對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔為0 1s A與B B與C C與D之間的距離分別為10cm 15cm 20cm 則小車(chē)由紙帶上對(duì)應(yīng)打B點(diǎn)時(shí)運(yùn)動(dòng)到打C點(diǎn)時(shí) 小車(chē)動(dòng)能增加了 J 重力勢(shì)能減小了 J 實(shí)際上此過(guò)程機(jī)械能并不守恒是由于 若減小斜面傾角 將使本實(shí)驗(yàn)的誤差 填 增大 減小 不變 增大 0 3 0 35 摩擦力對(duì)小車(chē)做了功 例七 在 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 的實(shí)驗(yàn)中 已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz 查得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭 9 80m s2 測(cè)得所用的重物的質(zhì)量為1 00kg 實(shí)驗(yàn)運(yùn)用公式mv2 2 mgh時(shí) 從幾條打上點(diǎn)的紙帶中挑選第一第二點(diǎn)間的距離接近 mm并且點(diǎn)跡清楚的紙帶 如圖所示 進(jìn)行測(cè)量 把第一個(gè)點(diǎn)記作O 另選連續(xù)的4個(gè)點(diǎn)A B C D作為測(cè)量的點(diǎn) 經(jīng)測(cè)量知道A B C D各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別19 63cm 23 74cm 28 22cm 33 12cm 根據(jù)以上數(shù)據(jù) 可知重物由O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn) 重力勢(shì)能的減少量等于 J 動(dòng)能的增加量等于 J 取3位有效數(shù)字 2 2 33 2 31 練習(xí)7 在重錘帶動(dòng)紙帶自由下落 用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證機(jī)械能守恒的實(shí)驗(yàn)時(shí) 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶如下圖所示 重錘的質(zhì)量用m表示 根據(jù)紙帶上的數(shù)據(jù) 重錘在B點(diǎn)的動(dòng)能是 重錘在E點(diǎn)的動(dòng)能是 在上述過(guò)程中 重錘重力勢(shì)能變化是 記數(shù)點(diǎn)A B C F均為相鄰的打點(diǎn) 2 47m J 3 94m J 1 48m J 練習(xí)8 在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí) 將重物自由下落 紙帶記錄如圖所示 計(jì)算結(jié)果取2位有效數(shù)字 T 0 02s圖中紙帶左端為與重物相連端 0點(diǎn)為重物靜止時(shí)所記錄的點(diǎn) ABC三個(gè)記數(shù)點(diǎn)為打點(diǎn)計(jì)時(shí)之點(diǎn) 則重物下落hB距離時(shí) 其速度VB可用計(jì)算式VB 進(jìn)行計(jì)算 根據(jù)圖示數(shù)據(jù)求出VB m s 重物重力勢(shì)能減少量為 動(dòng)能增加量為 兩者不完全相同的原因是 實(shí)驗(yàn)中需要的測(cè)量?jī)x器是 AB BC 2T 1 6 1 5J 1 3J 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 刻度尺 下落過(guò)程中 重物克服摩擦和空氣阻力做功 部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全