[ID:6-6521843] [精]一轮复习第五章机械能第六节实验:验证机械能守恒定律 课件
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(共19张PPT) 一轮复习-第五章机械能 第六节 实验:验证机械能守恒定律 新知导入 问题思考:如图是三种验证机械能守恒的情景,思考三种情景的原理是什么,列出对应的表达式? 实验:验证机械能守恒定律 新知讲解 一、实验目的及原理 1、验证自由落体过程重力势能的减少量和动能的增加量是否相等。 2、表达式: 3、利用刻度尺可以在纸带上测量下落的高度。 5、下落过程中阻力做功使机械能减少。 4、利用打点计时器结合纸带可以测量小车的速度大小。 (不需要测量质量) 1、本次实验目的是什么? 2、本次实验的原理表达式是什么? 3、如何测量重物下落的高度? 4、如何测量重物的末速度大小? 5、实验中为何会出现重力势能的减少量大于动能的增加量? 二、实验器材 重物 带夹子的铁架台 打点计时器、纸带、刻度尺 电火花计时器—220V交流电源 电磁打点计时器—低于6V交流电源 1、从实验研究的对象选择器材 2、从运动的轨迹需要选择的器材 3、测量速度需要的器材 4、打点计时器的工作需要的器材 三、实验步骤 A、按实验原理图将仪器安装好。 C、选取点迹清晰的纸带.在纸带上第一个点及距离较远的点,依次标上0、1、2、3…. 以上实验步骤不正确的一步是: B、先释放纸带,再接通电源.更换纸带重复操作几次. D、测出0点到点1、2、3…的距离,即为对应的下落高度h1、h2、h3…. B、应该先接通电源后释放纸带。 1、下列实验步骤操作合理的排列顺序是________(填写步骤前面的字母). A.将打点计时器竖直安装在铁架台上 B.接通电源,再松开纸带,让重物自由下落 C.取下纸带,更换新纸带(或将纸带翻转)重新做实验 D.将重物固定在纸带的一端,让纸带穿过打点计时器,用手提着纸带 E.选择一条纸带,用刻度尺测出物体下落的高度h1、h2、h3、…hn,计算出对应的瞬时速度v1、v2、v3、…vn F.分别算出?mvn2和mghn,在实验误差允许的范围内看是否相等 ADBCEF 解析:实验要先安装打点计时器,连接重物,紧着进行实验,实验结束后取纸带,最后进行数据处理。 课堂练习 四、数据处理 (1)计算速度:利用公式,计算出点1、2、3、…的瞬时速度v1、v2、v3、… (2)验证守恒: 五、注意事项 (1)为了减小阻力,铁架台应竖直安装. (2)重物应选用质量大、体积小、密度大的材料. (3)应先接通电源打点,再放开纸带让重锤下落. (4)本实验不需要测出物体的质量. (5)选取纸带时,要选取第一、二个计数点的距离小于2mm (6)实验求瞬时速度时不能直接利用公式 (7)实验验证的守恒的g要取当地重力加速度 六、误差分析 1、偶然误差:主要来自于长度测量时产生的误差。 2、系统误差:由于本实验中有纸带与限位孔间的摩擦力(主要因素)和空气阻力(次要因素)的影响,它使增加的动能少于减小的重力势能,要减小影响,采用增加重物质量的办法。 3、打点计时器产生的误差 (1)由于交变电流周期的变化,引起打点时间间隔变化而产生误差; (2)读数点选择不好,振动片振动不均匀,纸带放置方法不正确引起摩擦,造成实验误差。 2、在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中,质量m=1.00 kg的重物自由下落,打点计时器在纸带上打出一系列点.如图所示为选取的一条符合实验要求的纸带,O为第一个点(速度恰好为零),每两个计数点之间还有四个点未画出,选连续的3个计数点A、B、C作为测量的点,经测量知道A、B、C各点到O点的距离分别为50.50 cm、86.00 cm、130.50 cm.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=9.80 m/s2. (1)根据以上数据,可计算出打B点时的速度vB=________ m/s;重物由O点运动到B点,重力势能减少了________ J,动能增加了________ J. (2)根据所测量的数据,还可以求出物体实际下落的加速度为________ m/s2,物体在从A到B下落的过程中所受到的平均阻力为________N(计算结果都要保留3位有效数字),该阻力的来源主要有:____________________. 课堂练习 【答案】 (1)4.00 8.43 8.00 (2)9.00 0.800 空气阻力和纸带与限位孔之间的阻力 (3)关于实验误差,以下说法正确的是(  ) A.纸带越短,克服摩擦力做的功就越少,误差就越小,因此纸带越短越好. B.重物应选用质量大、体积小、密度大的材料. C.纸带上第1、2两点间距若不接近2 mm,则无论怎样处理实验数据,实验误差都一定较大 D.处理打点的纸带时,可以直接利用打点计时器打出的实际点迹,而不必采用“计数点”的方法 解析:纸带的长度太短会影响数据的记录;实验的重物要质量大体积小的物体;纸带上的第1、2两点的距离不接近2mm可以选取其他距离验证机械能守恒;由于两点之间的距离不会很小所以可以不使用计数点的方法。 BD (4)若测出纸带上所有各点到O点之间的距离,根据纸带算出各点的速度v及物体下落的高度h,则以 为纵轴,以h为横轴画出的图像是图中的________. 解析:利用机械能守恒可以判别对应的图像。 A 课堂练习 解析:实验不需要测量重物的质量;先通电源后释放纸带对实验误差没有影响 3、如图所示,打点计时器固定在铁架台上,使重物带动纸带从静止开始自由下落,利用此装置验证机械能守恒定律. ①对于该实验,下列操作中对减小实验误差有利的是________. A.重物选用质量和密度较大的金属锤 B.两限位孔在同一竖直面内上下对正 C.精确测量出重物的质量 D.用手托稳重物,接通电源后,撒手释放重物 AB 解析:验证机械能守恒需要知道一段过程的高度及初末的速度大小。 ②某实验小组利用上述装置将打点计时器接到50 Hz的交流电源上,按正确操作得到了一条完整的纸带,由于纸带较长,图中有部分未画出,如图所示.纸带上各点是打点计时器打出的计时点,其中O点为纸带上打出的第一个点.重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出,利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有________. A.OA、AD和EG的长度 B.OC、BC和CD的长度 C.BD、CF和EG的长度 D.AC、BD和EG的长度 BC 课堂总结 第六节 探究合力做功和速度变化的关系 一、实验目的及原理 二、实验器材 三、实验步骤 四、数据处理 五、注意事项 六、误差分析 1、某活动小组利用图甲所示装置验证机械能守恒定律.钢球自由下落过程中,先后通过光电门A、B,计时装置测出钢球通过A、B的时间分别为tA、tB.用钢球通过光电门的平均速度表示钢球球心通过光电门的瞬时速度.测出两光电门间的距离为h,当地的重力加速度为g. 拓展提高 (1)用游标卡尺测量钢球的直径,读数如图乙所示,钢球直径为D=________ cm. (2)要验证机械能守恒,只要比较________(选填项前的字母序号)即可. 解析:利用机械能守恒结合光电门速度可以求出守恒的表达式。 【答案】 (1)0.950 (2)D  2、用如图所示装置可验证机械能守恒定律,轻绳两端系着质量相等的物体A、B,物体B上放一金属片C,铁架台上固定一金属圆环,圆环处在物体B的正下方.系统静止时,金属片C与圆环间的高度为h,由此释放,系统开始运动.当物体B穿过圆环时,金属片C被搁置在圆环上,两光电门固定在铁架台P1、P2处,通过电子计时器可测出物体B通过P1、P2这段距离的时间. 拓展提高 解析:(1)利用匀速运动的位移公式可以求出物体B的速度大小; (2)利用重力势能和动能的变化量可以导出表达式; (3)实验需要天平测量质量的大小。 (1)若测得P1、P2之间的距离为d,物体B通过这段距离的时间为t,则物体B刚穿过圆环后的速度v=________. (2)若物体A、B的质量均用M表示,金属片C的质量用m表示,重力加速度为g,该实验中验证了等式________成立,即可验证机械能守恒定律. (3)本实验中的测量仪器除刻度尺、光电门、电子计时器外,还需要________. 谢谢 21世纪教育网(www.21cnjy.com) 中小学教育资源网站 有大把高质量资料?一线教师?一线教研员? 欢迎加入21世纪教育网教师合作团队!!月薪过万不是梦!! 详情请看: https://www.21cnjy.com/help/help_extract.php
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