新人教版物理必修第二冊
8.5實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律
新課引入新知講解課堂小結(jié)典例探究
目錄
CONTENTS
思考：機(jī)械能守恒的條件是什么？它有哪些表達(dá)形式？
1.條件：僅有重力或彈力做功。
2.表達(dá)式：
（1）守恒的角度：E1=E2
（2）轉(zhuǎn)化的角度： △Ek增= △ EP減
（3）轉(zhuǎn)移的角度： △EA增=△ EB減
新課引入
一、實(shí)驗(yàn)思路
或
需要選取零勢面
不需要選取零勢面
思考：我們熟知的運(yùn)動(dòng)中，哪些運(yùn)動(dòng)滿足僅有重力做功？
新知講解
一、實(shí)驗(yàn)思路
新知講解
二、實(shí)驗(yàn)方案及測量的物理量
參考案例 1 研究自由下落物體的機(jī)械能
實(shí)驗(yàn)器材：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、復(fù)寫紙、重物、刻度尺、鐵架臺（帶鐵夾）、學(xué)生電源等。
新知講解
二、實(shí)驗(yàn)方案及測量的物理量
參考案例 1 研究自由下落物體的機(jī)械能
本實(shí)驗(yàn)需要測量物體的質(zhì)量？
無需測量物體的質(zhì)量
如果實(shí)驗(yàn)要求計(jì)算勢能和動(dòng)能的具體數(shù)據(jù)，那就必須要知道物體的質(zhì)量。
新知講解
二、實(shí)驗(yàn)方案及測量的物理量
參考案例 1 研究自由下落物體的機(jī)械能
紙帶上的第一個(gè)點(diǎn)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)0 （起始點(diǎn)的速度應(yīng)該為零，即打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下第一個(gè)點(diǎn)時(shí)紙帶剛開始下落）。
起始點(diǎn)
對于實(shí)際獲得的紙帶，如何判定紙帶上的第一個(gè)點(diǎn)就是紙帶剛開始下落時(shí)打下的呢？
紙帶上的頭兩個(gè)點(diǎn)間的距離應(yīng)接近2mm。
x = gt2 = ×9.8×0.022m ≈2×10-3m = 2 mm
新知講解
二、實(shí)驗(yàn)方案及測量的物理量
參考案例 1 研究自由下落物體的機(jī)械能
思考與討論：可以回避起始點(diǎn)嗎（即處理紙帶時(shí)可以不用到起始點(diǎn)嗎）?
我們可以選取A、B兩點(diǎn)，比較它們的機(jī)械能EA和EB。若以點(diǎn)B為0 勢能點(diǎn)，則有：
新知講解
二、實(shí)驗(yàn)方案及測量的物理量
參考案例 1 研究自由下落物體的機(jī)械能
怎樣測定第n個(gè)點(diǎn)的瞬時(shí)速度？
測出第n個(gè)點(diǎn)的相鄰前、后兩段相等時(shí)間T內(nèi)下落的距離sn和sn+1
由公式 ，或由 算出
新知講解
二、實(shí)驗(yàn)方案及測量的物理量
參考案例 1 研究自由下落物體的機(jī)械能
第1種方法是根據(jù)機(jī)械能守恒定律得到的，而我們的目的就是驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，所以不能用。第2種方法認(rèn)為加速度為g，由于各種摩擦阻力不可避免，所以實(shí)際加速度必將小于g，這樣將得到機(jī)械能增加的結(jié)論，有阻力作用機(jī)械能應(yīng)該是減少的，故這種方法也不能用。
問題：計(jì)算物體的速度，可有三種方法，哪種方法不合適？為什么？
新知講解
二、實(shí)驗(yàn)方案及測量的物理量
參考案例 1 研究自由下落物體的機(jī)械能
該圖象的斜率表示什么？
為什么圖象通過原點(diǎn)？
圖像法處理數(shù)據(jù)
新知講解
二、實(shí)驗(yàn)方案及測量的物理量
參考案例2 研究沿斜面下滑物體的機(jī)械能
利用氣墊導(dǎo)軌和數(shù)字計(jì)時(shí)器記錄物體沿光滑斜面下滑的運(yùn)動(dòng)過程。 氣墊導(dǎo)軌上有很多小孔，氣泵送來的壓縮空氣從小孔噴出，使得滑塊與導(dǎo)軌之間 有一層薄薄的空氣層，兩者不會(huì)直接接觸。這樣，滑塊運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力很小，實(shí)驗(yàn) 的精確度能大大提高。
實(shí)驗(yàn)中，測量滑塊和擋光片的質(zhì)量，用光電門 測量滑塊的瞬時(shí)速度。測量滑塊下降的高度 Δh 和初、末速度 v1、v2，就可以驗(yàn)證機(jī) 械能是否守恒。
新知講解
二、實(shí)驗(yàn)方案及測量的物理量
參考案例2 研究沿斜面下滑物體的機(jī)械能
新知講解
二、實(shí)驗(yàn)方案及測量的物理量
參考案例3 研究平拋運(yùn)動(dòng)物體的機(jī)械能
比例1:1 頻閃時(shí)間間隔T
新知講解
驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律
實(shí)驗(yàn)方法
速度測量
注意事項(xiàng)
中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度與這段時(shí)間上的平均速度的數(shù)值相等
實(shí)驗(yàn)的結(jié)果受阻力影響重物的質(zhì)量不必測量多做幾次反復(fù)驗(yàn)證
課堂小結(jié)
例1.在利用重錘自由下落來“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源頻率為50Hz，當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊闹禐?.80m/s2，測得所用重物的質(zhì)量為0.50kg，打出如圖所示紙帶．則 (1)紙帶的______端與重物相連；(填“左”或“右”)(2)從起點(diǎn)OO到打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B的過程中重力勢能減少量是ΔEp=______J，此過程中物體動(dòng)能的增加量ΔEk=______J.(計(jì)算結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)
左
0.245
0.240
重力勢能減小與動(dòng)能增加為什么不一樣？
典例探究
例2．某同學(xué)用如圖甲所示裝置“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”時(shí)，所用交流電源的周期為T，得到如圖乙所示的紙帶。選取紙帶上打出的連續(xù)五個(gè)點(diǎn)A、B、C、D、E，測出A點(diǎn)距起點(diǎn)O的距離為，點(diǎn)A、C間的距離為，點(diǎn)C、E間的距離為，重物的質(zhì)量為m，已知重力加速度為g。（1）下列做法正確的有________A．必須要稱出重物和夾子的質(zhì)量B．圖中兩限位孔必須在同一豎直線上C．將連著重物的紙帶穿過限位孔，用手提住，且讓手盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器D．實(shí)驗(yàn)時(shí)，先釋放紙帶，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源
B
典例探究
（2）選取O、C兩點(diǎn)為初、末位置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，重物減少的重力勢能是________，重物增加的動(dòng)能是______________。（用上面所測物理量和已知量的符號表示）
答案：mg(s0 + s1)
典例探究
（3）根據(jù)紙帶算出打下各點(diǎn)時(shí)重物的速度v，量出下落距離s，則以v2/2為縱坐標(biāo)、s為橫坐標(biāo)畫出的圖像應(yīng)是下列選項(xiàng)中的________。
C
典例探究
例3．某同學(xué)利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，弧形軌道末端水平，離地面的高度為H。將小鋼球從光滑軌道上的不同高度h處由靜止釋放，鋼球的落點(diǎn)與軌道末端的水平距離為x。（1）用H、x及重力加速度g表示，小球離開軌道時(shí)的速度大小v=___________；（2）若x2與h的關(guān)系應(yīng)滿足x2=___________（用H、h等表示），便可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。
典例探究
例4．驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)的裝置如圖所示，小圓柱由一根不可伸長的輕繩拴住，輕繩另一端固定，將輕繩拉至水平后由靜止釋放，在最低點(diǎn)附近放置一組光電門，測出小圓柱運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的擋光時(shí)間Δt，且小圓柱的直徑為d，重力加速度為g，則：（1）小圓柱通過光電門的速度v=______；（2）測出懸點(diǎn)到圓柱重心的距離l，若等式gl=______成立，說明小圓柱下擺過程中機(jī)械能守恒；（3）若在懸點(diǎn)O安裝一個(gè)拉力傳感器，測出繩子上的拉力F，則要驗(yàn)證小圓柱在最低點(diǎn)的向心力公式還需要測量的物理量是______（用文字和字母表示），若等式F=______成立，則可驗(yàn)證小圓柱在最低點(diǎn)的向心力公式。
典例探究
新人教版物理必修第二冊
課程結(jié)束

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版本： 人教版 (2019)

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