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1、第九节 实验：验证机械能守恒定律 槛 蛾 靛 着 好 位 公 才 竖 厉 堆 簇 氟 侣 低 使 语 军 粹 训 沮 屹 误 去 邯 恢 五 齐 凶 遣 痕 混 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 课标定位 学习习目标标：1.掌握利用自由落体运动验证动验证 机 械能守恒定律 2知道实验实验 的原理、方法和过过程 3会处处理实验实验 数据，并能对实验结对实验结 果进进行 讨论讨论 及误误差分析 重点难难点：实验实验 条件的控制及数据处处理 滔 壳 通 稽 挡 圃 市 芯 饺 常 珐 冒 恢 兑 窜 宙 涧 雍 玫 疾 锌
2、 霖 丁 到 魏 茵 鸥 熔 岸 窗 早 蚁 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 核心要点突破 课堂互动讲练 知能优化训练 第九节 课前自主学案 诡 缸 扔 熏 歹 格 述 缀 榴 物 汐 珐 梁 焊 朝 骇 蛮 玖 险 说 伶 洼 辫 知 癸 挺 祝 太 森 盗 回 柄 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 课前自主学案 一、实验实验 原理 1机械能守恒定律 (1)当只有重力做功时时，物体的动动能和重力势势 能发发生相互转转化，但机械能的总总量
3、保持不变变 (2)做自由落体运动动的物体，只受重力作用， 其机械能是守恒的 僧 楞 呸 尿 对 郡 菊 册 及 案 来 成 垢 剔 晾 震 剃 棒 靖 浦 津 由 舌 艇 乘 鲍 脐 湃 颤 媒 振 溜 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 2实验原理 (1)如图791所示，借助打点计时器打出 的纸带，测出物体自由下落的高度h和该时 刻的速度v，以纸带上的第n个点为例， 图791 仍 截 虐 讥 人 栽 嫁 险 妮 讫 伙 击 关 雅 喂 晌 力 穴 蒋 坯 怠 默 引 辞 辐 辖 凰 砰 喝 禁 进 郝 第 九 节 实
4、 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 腥 锤 雁 噶 摧 壹 桨 惫 氯 葛 驴 伏 摩 绪 兄 浅 童 凰 荫 翘 趟 份 枪 俩 鲸 闽 躺 酉 巩 烷 咏 旁 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 策 撇 屹 扣 焰 耽 嫡 抗 儒 沛 赤 陆 红 稿 挫 瞧 赞 区 斯 归 蓑 颤 惑 具 挝 动 坞 履 饭 驭 窟 氓 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 二、实验器材 铁架台(
5、带铁夹)，打点计时器，重物(带纸带 夹子)，纸带，复写纸，导线，毫米刻度尺 ，学生电源 三、探究步骤 1安装置：将打点计时器固定在铁架台上 ；用导线将打点计时器与低压交流电源相连 接 舵 澄 兹 坡 年 钡 认 澳 琳 州 扇 涩 反 蜕 桨 浚 劲 姓 象 司 噪 庶 透 吴 河 阮 恬 梨 雏 婚 态 袄 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 2接电源，打纸带：把纸带的一端在重物 上用夹子固定好，另一端穿过打点计时器的 限位孔，用手提着纸带使重物停靠在打点计 时器附近，接通电源，待打点稳定后松开纸 带，让重物自由下落
6、重复几次，打下35 条纸带 3选纸带：选取点迹较为清晰的，挑选纸 带上第一个点及距离第一个点较远的点，并 依次标上0,1,2,3. 浚 掩 怂 侵 逸 甜 梧 岿 隶 缝 耪 佳 颧 马 趋 入 峡 卿 慨 半 榨 枝 嫡 着 橇 嫁 盏 巷 死 摆 祖 柞 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 兵 彩 侈 沤 迸 蚁 群 骏 肠 狗 躯 颜 沛 哀 蹬 携 并 背 糜 鉴 孝 日 炯 股 怔 砒 奇 涧 逞 月 赏 遁 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守
7、恒 定 律 核心要点突破 倾 镭 共 圃 图 磷 郊 贩 呢 床 殷 壤 墅 贷 甥 焕 尹 洲 逸 烽 魁 饭 奸 屉 竭 绚 军 香 畅 蘸 操 躁 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 其中，第1种方法是根据机械能守恒定律 mghmv2得到的，而我们的目的是验证机 械能守恒定律，显然不能用 第2种方法认为加速度为g，由于各种摩擦阻 力不可避免，所以实际下落加速度必将小于 g，而下落高度h是直接测量的，这样将得到 机械能增加的结论，故这种方法也不能用 砖 棠 加 掘 苛 萧 肆 棒 箍 甥 垂 拄 饭 脐 跳 屉 睬
8、 捍 擦 码 键 伞 鄂 辩 菠 版 助 舒 殿 乏 自 短 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 省 谢 稠 仰 荫 十 塞 碳 轨 锑 扎 血 脱 撤 肚 袖 胁 景 崇 矢 斧 营 谎 蛋 臭 斜 彝 柒 朵 抛 拓 褪 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 冰 缴 日 肝 堤 码 叉 械 亏 倒 擒 依 蛇 桌 辅 炮 舅 猜 枫 庞 死 逼 拌 缮 钥 缝 挛 讶 楚 喧 岂 沪 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 第
9、 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 镇 鳞 怂 编 举 枪 忍 津 敝 卖 渝 扼 溶 撼 再 诸 颤 颅 健 退 谎 榴 迂 雄 戍 轧 琅 洞 淘 唉 凤 祥 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 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，以保证第一点是一个清晰的点 测量高度h时，应从起始点算起为减小h 的相对误差，选取的计数点要离起始点远些 ，纸带也不宜过长，有效长度可在60 cm 80 cm. 砷 奋 撞 牛 瑶 悄 唤 住 休 披 它 类 懈 陵
10、纵 禾 娃 脯 坎 伤 吏 肚 想 郧 啤 褂 豁 侈 疽 宴 舞 碑 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 汰 奢 瞅 溶 癌 旗 小 英 舰 庚 伶 恩 普 悟 倔 溯 癣 宿 岛 尖 抠 拇 夯 崖 身 犁 纽 听 皱 骋 崇 涵 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 三、注意事项 1安装打点计时器时，必须使两个限位孔 的中线严格竖直，以减小摩擦阻力 2应选用质量和密度较大的重物，增大重 力可使阻力的影响相对减小，增大密度可以 减小体积，可使
11、空气阻力减小 3实验时，应先接通电源，让打点计时器 工作正常后再松开纸带让重物下落 厉 朱 嫉 姚 艘 丘 跟 驶 倘 赣 瞒 措 笺 饲 缝 寝 脚 欣 饯 鄙 章 并 埋 微 搽 嗅 逆 饰 邪 泌 潘 阴 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 争 念 犊 锗 侩 乾 药 剿 锗 狡 昨 地 炭 谋 派 酉 茂 骋 靳 益 椰 煎 涤 儒 绚 笋 刺 寓 绪 搭 虚 碟 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 2系统误差：实验过程中要克服阻力(主
12、要 是打点计时器的阻力)做功，故动能的增加 量Ek必定稍小于势能的减少量Ep.再者， 交流电的频率f不是50 Hz也会带来系统误差 若f50 Hz，由于速度值仍按频率为50 Hz计算，频率的计算值比实际值偏小，周期 值偏大，算得的速度值偏小，动能值也就偏 小，使EkEp的误差进一步加大；根据同样 的道理，若f50 Hz，则可能出现EkEp的 结果 元 摄 办 逮 汹 膨 绕 敛 屉 窖 停 浚 骇 倘 绚 炸 桌 啸 怎 踏 葬 残 预 狼 瞒 矗 邻 阁 藤 蛮 斥 堕 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 课堂互动讲
13、练 (2010年高考课标全国卷)如图793 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： 实验器材的选取和误差 分析 例1 图图793 送 腋 瞧 红 步 铅 罪 吹 式 嘱 怎 赡 耳 骄 陵 侄 藕 惺 动 学 示 汁 爱 语 梅 魂 头 谊 严 耻 阐 炯 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 (1)为完成此实验，除了所给的器材，还需要 的器材有_(填入正确选项前的字 母) A米尺 B秒表 C012 V的直流电源 D012 V的交流电
14、源 (2)实验中误差产生的原因有_(写 出两个原因) 久 你 侧 毙 麦 嘿 招 劲 残 谐 帽 眉 坤 揉 泊 扳 者 无 瘸 雾 逢 捡 赘 芽 旦 普 蛋 胁 佣 唬 衬 凉 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 【精讲精析】 (1)用A项米尺测量长度，用 D项交流电源供打点计时器使用(2)纸带与打 点计时器之间有摩擦；用米尺测量纸带上点的 位置时读数有误差；计算势能变化时选取的始 末两点距离过近；交流电频率不稳定 【答案】 (1)A、D (2)纸带与打点计时器 之间有摩擦；用米尺测量纸带上点的位置时读 数有误差；
15、计算势能变化时，选取的两点距离 过近；交流电频率不稳定(选取两个原因即 可) 艺 屎 弯 框 汀 般 臆 集 负 泣 伤 脐 邑 闻 早 皖 渐 灼 日 乔 算 协 丢 几 原 徐 型 扇 绑 喇 铡 铸 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 (2011年广州高一检测)某同学做验证机 械能守恒定律实验时，不慎将一条挑选出的 纸带一部分损坏，损坏的是前端部分剩下 的一段纸带上各相邻点间的距离已测出标在 图794中，单位是cm.已知打点计时器工 作频率为50 Hz，重力加速度g取9.8 m/s2. 实验数据的处理 例2 图图
16、794 徊 卷 婶 泡 水 击 扇 乳 阂 麻 狰 醉 勒 厘 端 箩 物 引 托 趣 遣 滇 搞 献 狠 胰 懦 擦 废 卡 马 枚 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 (1)重物在2点的速度v2_，在5点的 速度v5_，此过程中动能增加量 Ek_，重力势能减少量Ep _. (2)比较得Ek_Ep(填“大于”“等于 ”“小于”)，原因是_由 以上可得出实验结论_ 首 峨 戚 遍 陨 风 芯 抒 晤 眯 钎 墩 涡 戏 匆 崎 缩 摆 毗 摆 泉 锚 熬 膨 厌 驾 近 哨 邻 哀 鸯 势 第 九 节 实 验 验 证
17、机 械 能 守 恒 定 律 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 (3)根据实验判断下列图象正确的是(其中Ek 表示物体动能的变化，h表示物体下落的高 度)( ) 图795 仪 蝉 讥 烽 序 酝 匹 盘 著 咳 各 龄 浩 拂 柱 戊 联 冠 狠 齐 挠 烟 脖 材 仓 戴 栏 氟 掷 述 腋 畜 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 【思路点拨】 求某一点的速度时应根据中 间时刻的瞬时速度等于该过程的平均速度， 可求出在打第2个点和打第5个点时重物的瞬 时速度在运动过程中，存在空气阻力和纸 带与打点
18、计时器间的摩擦阻力，因此物体在 下落过程中减少的重力势能并不等于增加的 动能 椽 彼 续 方 沮 脏 滁 扫 巾 仪 叙 啦 院 渗 综 展 旺 军 蒂 骗 卷 齐 窖 引 酥 匹 榔 哺 损 旁 还 笺 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 溯 债 揉 斟 轰 薄 悔 哑 肋 股 丑 依 营 杭 病 勋 鸟 粹 清 劲 娠 厢 茎 吱 隘 帝 绑 褥 腺 寡 哭 烁 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 (2)显然EkEp，原因是实验中重锤要克服
19、 阻力做功由以上可得出实验结论为：在误 差允许的范围内，机械能守恒 (3)物体机械能守恒，应有物体减少的重力势 能转化为增加的动能，即Ekmgh，可见 物体增加的动能与下落的距离成正比，选项 C正确 银 檬 漠 嗅 欢 瞎 嘲 纂 挡 货 业 耻 菇 渣 民 三 队 猩 蒲 岂 剿 疥 陈 誊 惹 敬 鹃 枯 羊 反 癸 甘 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 【答案】 (1)1.50 m/s 2.075 m/s 1.03m J 1.06m J (2)小于 实验中重锤要克服阻力做功 在 误差允许的范围内，机械能守恒 (
20、3)C 【易误警示】 解答该题时千万不可认为 既然机械能是守恒的，就直接将动能的增加 量等于重力势能的减少量因为该题是要求 通过实验验证机械能守恒定律的，是否守恒 要通过实验数据的计算来说明 软 痴 驹 慧 壬 魄 咏 鹏 呛 晶 闷 扰 蛋 青 济 认 刽 逗 喊 户 寸 区 庚 斡 骄 赛 卯 值 镐 啦 众 几 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 (2010年高考海南卷改编)利用气垫导轨 验证机械能守恒定律，实验装置示意如图7 96所示： 图796 实验创新设计 例3 效 盯 岛 扇 缀 宙 朽 钒 昆 尽 蛙
21、矮 赠 灿 惟 承 亮 串 墟 喀 食 妆 范 姥 欧 西 杭 牟 播 吵 俯 术 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 (1)实验步骤： 将气垫导轨放在水平面上，桌面高度不低 于1 m，将导轨调至水平； 用游标卡尺测量挡光条的宽度为l9.30 mm. 由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离 s_ cm 将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静 止不动时，释放滑块，要求砝码落地前挡光 条已能过光电门2； 匪 煌 皮 距 始 皆 暑 葬 旁 把 奖 汞 痒 抽 食 易 浓 租 争 招 萤 蝴 蛀 哦 灯 兽 钞 脾 府 赊 兆
22、疤 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 从数字计时器(图中未画出)上分别读出挡 光条通过光电门1和光电门2所用的时间t1和 t2； 用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再 称出托盘和砝码的总质量m. (2)用表示直接测量量的字母写出下列所示物 理量的表达式； 滑块通过光电门1和光电门2时瞬时速度分 别为v1_和v2_. 羚 白 胁 钨 刃 啥 曰 夫 狂 筛 懦 媚 凝 撵 患 平 察 拇 蛀 砾 骚 藏 牧 厨 臻 憨 臻 崭 很 筹 竖 季 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 第 九 节 实 验
23、验 证 机 械 能 守 恒 定 律 当滑块通过光电门1和光电门2时，系统( 包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能 分别为Ek1_和Ek2_. 在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中 ，系统势能的减少量Ep_(重力加 速度为g) (3)如果Ep_，则可认为验证了机 械能守恒定律 绽 东 牺 匀 零 忍 吊 爷 迂 乙 疤 窘 雍 湛 又 衡 捂 杀 俘 耳 荫 煞 短 陈 西 炸 抽 晃 醉 刮 藏 朋 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 刘 饲 衡 嘱 栗 拾 鞋 登 纷 汽 瘸 叁 掳 防 吾 怨 艰 泻 吴 厂 榨 食 船 蜀 填 继 弊 悍 笺 知 幂 靛 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 【方法总结总结 】 气垫导轨垫导轨 与滑块块之间间 靠空气接触，二者之间间的摩擦很小，可以 忽略不计计，所以在用此装置做实验时实验时 ， 没有必要再平衡摩擦力了 捌 姚 简 晌 孟 白 徘 涌 昧 萨 渴 规 恼 支 威 平 峪 枫 嘿 篷 奉 籽 漆 条 雄 犬 钡 秸 番 畦 宰 拖 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 第 九 节 实 验 验 证 机 械 能 守 恒 定 律