《实验：验证机械能守恒定律》机械能守恒定律PPT优质课件

《实验：验证机械能守恒定律》机械能守恒定律PPT优质课件

第一部分内容：核心素养目标

科学探究

能制订验证机械能守恒定律的实验方案，确定需要测量的物理量，学会正确使用实验器材获取数据，对数据进行分析后得出结论，与同学讨论并分析误差及产生的原因，并能用物理语言准确描述实验结论。

科学态度与责任

通过实验验证，树立“实践是检验真理的唯一标准”的科学观。

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验证机械能守恒定律PPT，第二部分内容：课前学习

知识点一　实验思路

1.自由下落的物体只受到_______作用，满足机械能守恒的条件。

2.物体沿光滑斜面下滑时，虽然受到重力和斜面的___________，但__________与物体位移方向垂直(如图)，对物体不做功，这种情况也满足机械能守恒的条件。

3.用细线悬挂的小球摆动时，细线的拉力与小球的运动方向_______，对物体不做功。如果忽略空气阻力，这个过程中只有重力做功，也满足机械能守恒的条件。

在只有重力做功的物体系统内，动能与重力势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。

ΔEp减＝ΔEk增

知识点二　物理量的测量

1.安装置：按图所示将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上，接好电路。

2.打纸带：(1)将纸带的一端用夹子固定在重物上，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方。

(2)先接通电源，后松开纸带，让重物带着纸带自由下落。

(3)关闭电源，取下纸带。更换纸带重复做3～5次实验。

3.选纸带

(1)点迹清晰。实验时必须保持提起的纸带竖直，手不动，待接通电源，让打点计时器工作稳定后再松开纸带，以保证第1个点是一个清晰的点。

(2)所打的点呈一直线。

4.测长度：用毫米刻度尺测出所选定的各计时点到基准点的距离。

铁架台(带铁夹)、打点计时器、重物(带夹子)、纸带(数条)、复写纸、导线、毫米刻度尺、低压交流电源。

(1)减小各种阻力的措施

①安装时使打点计时器的限位孔与纸带处于同一竖直平面内。

②应选用质量和密度较大的重物。

(2)因重物下落过程中要克服阻力做功，实验中动能增加量必定稍小于重力势能减少量，否则实验数据不准确。

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验证机械能守恒定律PPT，第三部分内容：核心探究

核心要点一　实验原理与操作

[例1] 如图为验证“机械能守恒定律”的实验装置示意图。现有的器材为：带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、天平。回答下列问题：

(1)为完成此实验，除了所给的器材外，还需要的器材有________。(填入正确选项前的字母)

A.毫米刻度尺

B.秒表

C.0～12 V的直流电源

D.4～6 V的交流电源

(2)下面列举了该实验的几个操作步骤：

A.按照图示的装置安装器材

B.将打点计时器接到电源的“直流输出”上

C.先接通电源，后释放纸带，打出一条纸带，再更换纸带重复多次

D.测量纸带上某些点间的距离

E.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能

[针对训练1] (1)在利用重锤做自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中，有关重锤的质量，下列说法正确的是(　　)

A.应选用质量较大的重锤，使重锤和纸带所受的重力远大于它们所受的阻力

B.应选用质量较小的重锤，使重锤的惯性小一些，下落时更接近于自由落体运动

C.不需要称量重锤的质量

D.必须称量重锤的质量

(2)在该实验中，选定了一条较为理想的纸带，如图所示，“0”为起始点，以后纸带上所打的各点依次记为1、2、3…，测得的x1、x2、x3…是重锤从开始运动到各时刻的位移。已知打点计时器的打点周期为T，重锤质量为m，重力加速度为g，则当打点计时器打点“4”时，重锤动能的表达式为________；从“0”点到“4”点的过程中重锤重力势能的减少量表达式为______________。

核心要点二　实验数据的处理

[例2] 在“验证机械能守恒定律”的实验中，现有的器材为：带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、重锤(带夹子)、天平、毫米刻度尺、50 Hz交流电源。回答下列问题：

(1)用打点计时器打出一条纸带，前后要连续进行一系列的操作，下列各步骤的先后顺序合理的是________。

A.释放纸带 B.接通电源

C.取下纸带 D.切断电源

(2)如图所示，释放纸带前的瞬间，重锤和手的位置合理的是________(填“甲”“乙”“丙”或“丁”)。

(3)某同学用正确的方法获得了一条纸带，并以起点为计数点O，后隔一段距离，取连续点为计数点A、B、C、D、E、F，如图所示。已知重锤的质量为0.5 kg，则电磁打点计时器打下E点时，重锤减少的重力势能ΔEp＝________ J，重锤增加的动能ΔEk＝________ J(取重力加速度g＝9.8 m/s2，计算结果保留2位有效数字)，重锤增加的动能ΔEk与减少的重力势能ΔEp的大小关系为ΔEk________ΔEp(选填“大于”“小于”或“等于”)。

[针对训练2] 利用如图甲所示装置验证机械能守恒定律：质量m＝0.20 kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列点。如图乙所示为选取的一条符合实验要求的纸带，O为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取的三个连续点(其他点未画出)。已知打点计时器每隔0.02 s打一次点，当地的重力加速度g＝10 m/s2。(计算结果均取3位有效数字)

(1)下列实验操作步骤中错误的是(　　)

A.把打点计时器固定在铁架台上，用导线连接到低压交流电源上

B.将连有重物的纸带穿过限位孔，将纸带和重物提升到一定高度

C.先释放纸带，再接通电源

D.更换纸带，重复实验，根据记录处理数据

(2)根据图乙所得的数据，应取图中O点和________点来验证机械能守恒定律，那么打下该点时重物的瞬时速度大小为________ m/s。

(3)从O点到所取点，重物重力势能减少量ΔEp＝________ J，动能增加量ΔEp________ J，从而验证了在误差允许范围内机械能守恒。

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