5.9 实验 验证机械能守恒定律课件 新人教版必修2 (2)
高一物理验证机械能守恒定律
9.77m/s2
197.95cm/s
不需要
实验并不需要知道动能和势能的具体数值,根据mgh=mv2/2可消去m
本实验不需要测重物的质量。
由于摩擦和空气阻力的影响，本实验的系统EFG
例3.在下面三个力学实验中 A．验证牛顿第二定律 B．验证机械能守恒定律 C．碰撞中的动量守恒 (1)实验中要使用打点计时器的有_____________． (2)实验中要求物体通过某点即时速度的有_____________． (3)实验中必须用天平测物体质量的有_____________． (4)实验中要用刻度尺量长度的有_____________． (5)实验中需要平衡摩擦力的有_______________．
增大
0.3
0.35
摩擦力对小车做了功
例七.在"验证机械能守恒定律"的实验中,已知打点计时器所用电源的频率为50Hz ,查得当地的重力加速度g=9.80m/s2 , 测得所用的重物的质量为1.00kg,实验运用公式mv2/2=mgh时,从几条打上点的纸带中挑选第一第二点间的距离接近______mm并且点迹清楚的纸带（如图所示）进行测量，把第一个点记作O，另选连续的4个点A、B、C、D作为测量的点，经测量知道A、B、C、D各点到O点的距离分别19.63cm,23.74cm、28.22cm、33.12cm。根据以上数据，可知重物由O点运动到B点，重力势能的减少量等于_____J，动能的增加量等于_______J．(取3位有效数字).
新人教版中学物理必修二：7.9实验：验证机械能守恒定律(共36张PPT)
【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 (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．
【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；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)
类型二 实验数据的处理
例2 (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7－9－4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.
2．系统误差：实验过程中要克服阻力(主要 是打点计时器的阻力)做功，故动能的增加 量ΔEk必定稍小于势能的减少量ΔEp.再者， 交流电的频率f不是50 Hz也会带来系统误差 ．若f＞50 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
【精讲精析】 (1)根据匀变速直线运动的规律， 可以求出重物在 2 点的速度 v2＝2.8＋2×3.20.0×210－2 m/s ＝ 1.50 m/s 和 重 物 在 5 点 的 速 度 v5 ＝ 4.0＋2×4.30.0×210－2m/s＝2.075 m/s 所以动能增加量 为 ΔEk＝12mv25－12mv22＝1.03m J，我们选 5 点为重 力势能参考点，则重力势能减少量为
新教材2023年高中物理第8章机械能守恒定律5实验：验证机械能守恒定律课件新人教版必修第二册
则 Ep＝Ek＝12mv2＝12mk′2x2，
因此弹簧的弹性势能与弹簧的压缩量的平方成正比。
课堂达标检测
1．(2021·福建省福州格致中学高一月考)如图是用“落体法”验证 机械能守恒定律的实验装置如图甲所示。(g取9.8 m/s2)
A．重锤的质量
B．重力加速度
C．重锤下落的高度
D．与重锤下落高度对应的重锤瞬时速度
(2)有同学按以下步骤进行实验操作： A．用天平称出重锤和夹子的质量； B．固定好打点计时器，将连着重锤的纸带穿过限位孔，用手提 住，且让手尽量靠近打点计时器； C．松开纸带，接通电源，开始打点。并如此重复多次，以得到几 条打点纸带； D．取下纸带，挑选点迹清晰的纸带，记下起始点O，在距离O点较 近处选择连续几个计数点(或计时点)，并计算出各点的速度值； E．测出各点到O点的距离，即得到重锤下落的高度。 F．计算出 mghn 和12mv2n，看两者是否相等。
考点二 实验数据处理 典题2 在用落体法做“验证机械能守恒定律”的实验中，重锤
的质量为0.400 kg，取g＝10 m/s2，完成下列填空：(计算结果保留3位有 效数字)
(1)释放纸带前，重锤和手的合理位置是__C__；
图1
(2)正确操作后，选取的纸带如图2所示，图中O为起始点且速度为
零。A ～ G为纸带上的连续点，D、E、F与O的距离分别如图所示。已
知计时器的打点周期为0.02 s，由此可计算出物体下落到E时的速度vE＝ _3_._0_4___m/s；
(3)从O到E，重锤动能的增加量ΔEk＝__1_.8_5___J；重力势能的减少量 ΔEp＝___1_.9_5__J。
高中物理 79 实验 验证机械能守恒定律课件 新人教版必修2
4. 标数字：在打出的纸带上从打出的第 1 个点开始，依次 标上 0,1,2,3，…
第十页，共48页。
5. 数据测量：测出 0 到点 1、点 2、点 3、…的距离，即为 对应的下落高度 h1、h2、h3、…
五、数据处理 1. 利用公式 vn＝hn＋12－Thn－1，计算出点 1、点 2、点 3、…的 瞬时速度 v1、v2、v3、… 2. 要验证的是12mv2＝mgh 或12mv22－12mv12＝mgΔh，只需验 证12v2＝gh 或12v22－12v21＝gΔh，因此不需要测量重物的质量 m.
第十二页，共48页。
2. 测量时采取多次测量求平均值来减小偶然误差，安装打 点计时器使两限位孔中线竖直，并且选择质量适当大些，体积尽 量小些的重物来减小系统误差．
3. 打点计时器周期变化带来误差．
第十三页，共48页。
七、注意事项
1. 先接通电源打点，后释放纸带．
2.
选取
纸带：
(1)选
择开始
的
一段时
第八页，共48页。
三、实验器材 铁架台(带铁夹)、电磁打点计时器、重锤(带纸带夹子)、纸 带、复写纸、导线、毫米刻度尺、低压交流电源． 四、实验步骤 1. 安装：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．
第九页，共48页。
2. 接通电源，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．重复几次，打下 3～5 条纸带．
要用工具直接测量的和通过计算得到的有 (
人教版高中物理必修2课件机械能守恒
h
E 2 mgh
1 2 mv 0 mgh 2
v0
作业
课本P35 1—5题
B
B B
O
实验猜想： 由A到B，系统机械能经过一系列能量形式的转化，总量保持不 变，我们有理由认为O点的机械能总量与AB点也相同。是否可 以说，A点的势能完全转化为O点的动能，下面我们来求证。
简化实验论证：
A点 B点
1 2 E A EkA EPA mv1 mgh1 2 1 2 EB EkB EPB mv2 mgh2 2
1 1 2 2 WG mv2 mv1 2 2
A
h N v
B
根据动能定理，有
重力做功与重力势能的关系可知：
WG mgh1 mgh2
由以上两式可以得到：
1 1 2 2 mv 2 mgh 2 mv 1 mgh 1 2 2
G
Ek 2 E p 2 Ek1 E p1
结论：
小球在最低点O时为末状态： 末状态的动能： Ek2=1/2mv2 重力势能： Ep2=0 末状态的机械能为： Ek2+Ep2=1/2mv2
根据机械能守恒定律有 ： Ek2+Ep2=Ek1+Ep1 即 1/2mv2= mgl ( 1- cosθ)
v=
2gl(1 cosθ )
小结：
一、机械能：物体的动能和势能之和称为物体 的机械能。 二、物体的动能和势能可以相互转化。 三、机械能守恒定律 在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能和弹性势能 可以相互转化，而总的机械能保持不变。 1、守恒条件：a、只有重力或系统内弹簧弹力做功，其它力 不做功（或其它力合力所做功为零）
机械能守恒
运动中的能量转化
物理：7.9《 实验验证机械能守恒定律》课件 (新人教版必修2)
理解动能与势能的相互转化
掌握机械能守恒的内容及适用 ** 条件 ** * 会用机械能守恒定律解决力学 问题 培养理论联系实际的思想
你体验过公园里的翻滚过山车吗？过山车，呼啸着、 你体验过公园里的翻滚过山车吗？过山车，呼啸着、 奔驰着，紧张、惊险、刺激． 奔驰着，紧张、惊险、刺激．如下图所示是上海共青森林 公园旅游过山车，同学们可以开动脑筋， 公园旅游过山车，同学们可以开动脑筋，过山车是靠什么 做一圆圈的转动，而不需要动力？ 做一圆圈的转动，而不需要动力？
特别提醒： 特别提醒： (1)除重力外还有其他力做功且做功不为零时，其他力 除重力外还有其他力做功且做功不为零时， 除重力外还有其他力做功且做功不为零时 做功数值等于机械能的变化量． 做功数值等于机械能的变化量． (2)由于应用动能定理不需要满足什么条件，所以涉及 由于应用动能定理不需要满足什么条件， 由于应用动能定理不需要满足什么条件 到功能关系问题时还是优先考虑动能定理． 到功能关系问题时还是优先考虑动能定理．
(江苏无锡一中 ～ 09学年高一ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ学期期中 如图所示 ， 江苏无锡一中08～ 学年高一下学期期中 如图所示， 学年高一下学期期中)如图所示 江苏无锡一中 一小孩从公园中粗糙的滑梯上加速滑下， 一小孩从公园中粗糙的滑梯上加速滑下，对于其机械能变 化情况，下列说法中正确的是 化情况， ( )
A．重力势能减小，动能不变，机械能减小 ．重力势能减小，动能不变， B．重力势能减小，动能增加，机械能减小 ．重力势能减小，动能增加， C．重力势能减小，动能增加，机械能增加 ．重力势能减小，动能增加， D．重力势能减小，动能增加，机械能不变 ．重力势能减小，动能增加， 答案：B 答案：
2． 动能和弹性势能之间也可以相互转化 ． 例如 ， 像 ． 动能和弹性势能之间也可以相互转化． 例如， 图甲那样，以一定速度运动的小球能使弹簧压缩， 图甲那样，以一定速度运动的小球能使弹簧压缩，这时小 做功， 球 ________做功， 使动能转化成弹簧的 做功 使动能转化成弹簧的________；小球静 ； 止以后，被压缩的弹簧又能将小球弹回(如图乙所示 如图乙所示)， 止以后 ， 被压缩的弹簧又能将小球弹回 如图乙所示 ， 这 时弹力对小球________，又使弹簧的________转化成小球 时弹力对小球 ， 又使弹簧的 转化成小球 的________． ．
新人教版必修二高中物理7.9 实验：验证机械能守恒定律 课件(共16张PPT)
1为何选择自由落体运动验证？其他可以吗？ 2实验原理?测量哪些物理量？器材？ 3初末位置如何选择？ 若第一点O为起点，O速度应为零，怎样判别？ 4如何测量瞬时速度？如何确定动能增量？ 5如何确定重力势能？
6是否需要测量重物的质量？ 7在架设打点计时器时应注意什么？为什么？ 8误差的原因有哪些？如何减小？如何写实验报告？ 设计实验步骤 9思考可否用图像研究？
怎样判别呢？ x12 2mm
2、如何测量瞬时速度
v中时
v
x 2T
3、是否需要测量重物的质量？
1
mv2 mgh
重物是否可以随意选择？ 2
4、在架设打点计时器时应注意什么？为什么？
打点计时器要竖直架稳，使其两限位孔在 同一竖直平面内，尽量减少摩擦阻力
❖1、纪律是集体的面貌，集体的声音，集体的动作，集体的表情，集体的信念。 ❖2、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。 ❖3、反思自我时展示了勇气，自我反思是一切思想的源泉。 ❖4、在教师手里操着幼年人的命运，便操着民族和人类的命运。一年之计，莫如树谷；十年之计，莫如树木；终身之计，莫如树人。 ❖5、诚实比一切智谋更好，而且它是智谋的基本条件。 ❖6、做老师的只要有一次向学生撒谎撒漏了底，就可能使他的全部教育成果从此为之失败。2021年11月2021/11/32021/11/32021/11/311/3/2021 ❖7、凡为教者必期于达到不须教。对人以诚信，人不欺我;对事以诚信，事无不成。2021/11/32021/11/3November 3, 2021 ❖8、教育者，非为已往，非为现在，而专为将来。2021/11/32021/11/32021/11/32021/11/3
练习2.在验证机械能守恒定律时，将重物自由下落， 纸带记录如图所示．（计算结果取2位有效数字） T=0.02s图中纸带左端为与重物相连端，0点为重物静 止时所记录的点，ABC三个记数点为打点计时之点， 则重物下落hB距离时，其速度VB可用计算(式AB+BC)/2T VB=_________ 进行计算，根据图1示.6数据求出 VB=__________m/s；重1物.5J重力势能减少量为 ________1_._3_J，动能增加量为__________________，两 者不完全相同的原因是__________________．实验中 需要的测量仪器是____打__点__计__时__器__,_刻__度__尺__________．
高中物理 7.9实验：验证机械能守恒定律课件 新人教版必修2
[答案] (1)ADBCEF (2)BCD
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21
本实验采用自由落体法来验证机械能守恒，即通过纸带下
落，比较重力势能减少量ΔEp＝mgh和动能增加量ΔEk＝
1 2
mv
2 2
－
12mv12的关系，关键是测量下落的距离和重物的始末速度．
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22
1．在验证机械能守恒定律的实验中，有同学采用
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20
[解析] (1)实验步骤的合理顺序为ADBCEF.
(2)若从打第一个点开始测量，则必须选第1、2两点间距接
近2 mm的纸带；若从某个清晰的点开始测量，也可以验证机械
能守恒，但应该用
1 2
mv
2 2
－
1 2
mv
2 1
＝mgΔh的形式，故A错误，B正
确；由实验数据处理方法可知，C、D均正确．
m，某一时刻物体下落的瞬时速度为v，下落高度为h，则应有
mgh＝
1 2
mv2，借助打点计时器，测出重物某时刻的下落高度h和
该时刻的瞬时速度v，即可验证机械能是否守恒．
方法2：任意找两点A、B，分别测出两点的速度大小vA、
vB以及两点之间的距离Δh.若物体的机械能守恒，应有ΔEp＝
ΔEk.
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，计算出点1、点2、点3、…的
瞬时速度v1、v2、v3、…. 2．要验证的是12mv2＝mgh或12mv22－12mv21＝mgΔh，只需验
证12v2＝gh或12v22－12v21＝gΔh，因此不需要测量重物的质量m.
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11
3．验证：通过计算，在误差允许的范围之内
1 2
v
2 n
高中物理5.9实验：验证机械能守恒定律教案新人教版必修2
课题§5.9实验：考证机械能守恒定律课型新讲课（2课时）教学目标知识与技术1．会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度．2．掌握考证机械能守恒定律的实验原理．过程与方法经过用纸带与打点计时器来考证机械能守恒定律，体验考证过程和物理学的研究方法．感情、态度与价值观经过实验考证，领会学习的快乐，激发学习的兴趣；经过亲身实践，建立“实践是查验真谛的独一标准”的科学观．培育学生的察看和实践能力，培育学生脚踏实地的科学态度．教学教课要点重掌握考证机械能守恒定律的实验原理．点教课难点、考证机械能守恒定律的偏差剖析及如何减小实验偏差的方法．难点教学研究、讲解、议论、练习方法教教具准备重物、电磁打点计时器以及纸带、复写纸片、低压电源及两根导线、铁架台和铁夹、刻学度尺、小夹子．手段教课活动学生活动[新课导入 ]师：上一节课我们学习了机械能守恒定律， 我们第一采复习一下什么叫做机械能守恒定律 ?生：在只有重力或弹力做功的物系统统内，动能与势能能够互相转变，而总的机械能保持不变．这叫做机械能守恒定律．师：机械能守恒的条件是什么 ?生：只有重力和弹力做功．师：自由落体运动中机械能能否是守恒?生：自由落体运动中物体只遇到重力的作用，这个过程只有重力做功，因此机械能是守恒的．师：我们要想推导出机械能守恒定律在自由落体中的详细表达式，能够依据什么来进行推导呢 ?生 1：能够经过牛顿运动定律进行推导． 生 2：能够依据动能定理进行推导．(投影展现与一个自由落体运动有关的题目，从题目中知道有关的物理量，让学生疏别依据牛顿运动定律和动能定理推导机械能守恒定律， 再一次熟习这个定律， 并为本节课的教课打下基础 ) [新课教课 ]1、推导出机械能守恒定律在本实验中的详细表达式。
在图 1 中，质量为 m 的物体从 O 点自由着落，以地作零重力势能面，着落过程中随意两点 A 和 B 的机械能分别为：E A = 1 mv A2mgh A ，E B = 1 mv B2mgh B22假如忽视空气阻力，物体着落过程中的机械能守恒，于是有E A =E B ，即1mv A 2mgh A =1mv B 2mgh B22上式亦可写成1mv B 2 1 mv A 2 mgh A mgh B2 2该式左侧表示物体由A 到B 过程中动能的增添，右侧表示物体由 A 到 B 过程中重力势能的减少。
高中物理 第七章 机械能守恒定律 第9节 实验：验证机械能守恒定律讲义(含解析)新人教版必修2-新人
第9节实验：验证机械能守恒定律一、实验目的1．会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度。
2．掌握利用自由落体运动验证机械能守恒定律的原理和方法。
二、实验原理让物体自由下落，忽略阻力情况下物体的机械能守恒，有两种方案验证物体的机械能守恒：1．以物体下落的起始点O 为基准，测出物体下落高度h 时的速度大小v ，若12mv 2＝mgh 成立，则可验证物体的机械能守恒。
2．测出物体下落高度h 过程的初、末时刻的速度v 1、v 2，若关系式12mv 22－12mv 12＝mgh 成立，则物体的机械能守恒。
三、实验器材铁架台(带铁夹)、电磁打点计时器、重锤(带纸带夹子)、纸带、复写纸、导线、毫米刻度尺、低压交流电源。
四、实验步骤1．安装置：按图将检查、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：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。
先接通电源，后松开纸带，让重物带着纸带自由下落。
更换纸带重复做3次～5次实验。
3．选纸带：选取点迹较为清晰且有两点间的距离约为2 mm 的纸带，把纸带上打出的两点间的距离为2 mm 的第一个点作为起始点，记作O ，在距离O 点较远处再依次选出计数点1、2、3…4．测距离：用刻度尺测出O 点到1、2、3…的距离，即为对应下落的高度h 1、h 2、h 3… 五、数据处理1．计算各点对应的瞬时速度：记下第1个点的位置O ，在纸带上从离O 点适当距离开始选取几个计数点1、2、3…并测量出各计数点到O 点的距离h 1、h 2、h 3…再根据公式v n ＝h n ＋1－h n －12T，计算出1、2、3、4、…n 点的瞬时速度v 1、v 2、v 3、v 4、…v n 。
2．机械能守恒验证方法一：利用起始点和第n 点。
从起始点到第n 个计数点，重力势能减少量为mgh n ，动能增加量为12mv n 2，计算gh n 和12v n 2，如果在实验误差允许的X 围内gh n ＝12v n 2，则机械能守恒定律得到验证。