人教版高中物理必修第二册精品课件 第8章 机械能守恒定律 5 实验 验证机械能守恒定律.ppt

(2)在一次实验中,质量为1kg的重物自由下落,在纸带上打出一系列的点,如图乙所示。O为打点计时器打下的第一个点,若纸带上相邻两个点之间时间间隔为0.02s,从起点O到打下记数点B的过程中,重力势能减少量ΔEp=J,此过程中物体动能的增加量ΔEk=J(g取9.8m/s2,结果均保留两位有效数字);通过计算,数值上ΔEpΔEk(选填“”“=”或“”),这是因为?。?乙0.490.48存在摩擦阻力做负功(3)如果以为纵轴,以h为横轴,根据实验数据绘出的图线应是。?B解析(1)因为打点计时器就是计时工具,则该实验中不需要秒表,也不需要天平。(2)从起点O到打下记数点B的过程中,重力势能减少量J,通过计算,数值上ΔEpΔEk,这是因为重物下落过程中存在摩擦阻力做负功。对点演练1.(2023河南周口高一期末)为了验证物体沿光滑斜面下滑的过程中机械能守恒,某学习小组用如图所示的气垫导轨装置(包括导轨、气源、光电门、滑块、遮光条、数字毫秒计)进行实验,此外可供使用的实验器材还有:天平、刻度尺等。(1)某同学设计了如下的实验步骤,其中不必要的步骤是;?①在导轨上选择两个适当的位置A、B安装光电门Ⅰ、Ⅱ,并连接数字毫秒计;②用天平测量滑块和遮光条的总质量m;③已知遮光条的宽度d;④通过导轨上的标尺测出A、B之间的距离l;⑤调整好气垫导轨的倾斜状态;⑥将滑块从光电门Ⅰ左侧某处,由静止开始释放,从数字毫秒计读出滑块通过光电门Ⅰ、Ⅱ的时间Δt1、Δt2;⑦用刻度尺分别测量A、B点到水平桌面的竖直高度h1、h2;⑧改变气垫导轨倾斜程度,重复步骤⑤⑧⑦,完成多次测量。②④(2)某次实验中,已知d=5.00mm,测得Δt1=11.60ms,则滑块通过光电门Ⅰ的瞬时速度v1=m/s(保留3位有效数字)。?(3)在误差允许范围内,若h1-h2=(用上述必要的实验步骤直接测量的物理量符号表示,已知重力加速度为g),则认为滑块下滑过程中机械能守恒。?0.431探究点二实验拓展创新知识归纳1.用光电门测定小球下落的速度。利用光电门测出挡光条通过光电门的时间Δt,从而利用v=计算滑块通过光电门的速度。可以用一个光电门进行实验(如图所示),测出金属球下落到某位置的瞬时速度,选从释放位置到光电门所在的位置进行验证,也可以用两个光电门进行验证,测出小球下落过程中经过的这两个位置的瞬时速度。2.利用系统机械能守恒代替单个物体的机械能守恒(如图所示)。原理是验证重物重力势能的减少量是否等于重物和滑块整体动能的增加量。3.小球在重力作用下做自由落体运动或竖直上抛运动,利用频闪照片获取实验数据(如图所示)。实验数据的处理方法跟课本原型实验相同。应用体验【例2】(2023山东潍坊高一期末)某实验小组利用气垫导轨做验证机械能守恒定律的实验,实验装置如图所示。主要实验步骤如下:Ⅰ.将气垫导轨放在水平桌面上,将导轨调至水平;Ⅱ.测出遮光条的宽度d;Ⅲ.将滑块移至图示位置,释放滑块,记录遮光条通过光电门的挡光时间Δt;Ⅳ.用天平称出钩码质量m,滑块及遮光条总质量m0。已知重力加速度大小为g,请回答下列问题:(1)滑块经过光电门时的瞬时速度大小为;?(2)实验中还需要测量的物理量有(注明物理量并用相应的字母表示);?(3)在实验误差允许的范围内等式成立,则钩码和滑块组成的系统机械能守恒(用测量的物理量符号表示);?(4)该实验产生系统误差的主要原因有??。?滑块释放位置到光电门的距离L钩码和滑块运动过程中受到空气阻力影响解析(1)由于d和Δt都较小,所以滑块经过光电门时的瞬时速度可以用遮光时间内的平均速度来近似代替,即v=;(2)在钩码质量m和滑块及遮光条质量m0已知的情况下,通过上式可以求得系统动能的增加量,若要验证机械能守恒,还需知道系统重力势能的减少量,即需要知道钩码下落的高度,而这一高度等于滑块释放位置到光电门的距离L,可通过导轨上标尺直接测量;(3)在误差允许范围内,若钩码和滑块组成的系统机械能守恒,则相应物理(4)该实验产生系统误差的主要原因是钩码和滑块运动过程中受到空气阻力影响。对点演练2.用如图甲所示的实验装置验证质量分别为m1、m2的物块1、2组成的系统机械能守恒。物块2从高处由静止开始下落,