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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2021/8/11 星期三,*,第,3,节 能量守恒定律,第,1,课时 实验：探究动能与重力势能的转化和守恒,2021/8/11 星期三,1,1.,探究动能与重力势能的转化与守恒。,2.,理解实验原理、掌握实验方法。,3.,会处理实验所得到的数据并得出正确结论。,2021/8/11 星期三,2,动能和重力势能可以相互转化,2021/8/11 星期三,3,2021/8/11 星期三,4,在上、下坡的山路上骑自行车，动能和势能均发生变化,2021/8/11 星期三,5,物体的动能和重力势能可以相互转化，,那么动能和重力势能之和将会怎样变化呢,?,下面我们通过实验来验证这个问题。,2021/8/11 星期三,6,本实验借助于重物的自由下落,验证：,动能和重力势能相互转化过程中，它们的总和不变,实验目的,2021/8/11 星期三,7,（,1,）在只有重力做功的自由落体运动中，物体的重,力势能和动能可以相互转化（忽略空气的阻力）。设物体,的质量为,m,，下落距离为,h,时物体的瞬时速度为,v,，则物体,的势能减少,mgh,，动能增加 ，故有,【,实验原理,】,mgh,2021/8/11 星期三,8,2,A,2,B,2,1,2,1,mv,mv,mg,h,-,=,？,要判断上式是否成立，需要测量哪些物理量？,如何测量这些物理量？,（,2,）在纸带上任意选取一点,A,作为参考点，计算出打该点时重物的动能，在纸带上再选一点,B,，计算出,B,点的动能和重力势能之和，然后和,A,点的相比较。,2021/8/11 星期三,9,需 要 测 量：,所选参考点,A,及纸带上其他各点的速度、各点到参考点,A,的距离。,A,B,h,2021/8/11 星期三,10,测量这些物理量，需要哪些器材？,重物、打点计时器、纸带、交流电源、铁架台、夹子、毫米刻度尺,实验器材,打点,2021/8/11 星期三,11,实验步骤：,按照如上图所示装置安装打点计时器,将纸带穿过计时器，下端与重物相连,接通电源，待计时器工作稳定后释放纸带,及时切断电源，取下纸带，标上纸带号,更换纸带，重复以上步骤,整理器材，使器材复位,2021/8/11 星期三,12,数据处理：,（方法一）,在打好点的纸带中挑选“点迹清楚且第一、二两点间距离约为,2mm”,的一条纸带，记下第一个点的位置,O,，并在纸带上从任意点开始依次选取几个连续的点,1,、,2,、,3,，并用刻度尺依次测出各点到位置,O,的距离，这些距离就是物体运动到点,1,、,2,、,3,、,时下落的高度,h,1,、,h,2,、,h,3,就可求出重力势能的减少量，用平均速度就是中间时刻的瞬时速度的方法，计算出各点对应的瞬时速度,v,1,、,v,2,、,v,3,即可求出该点的动能。,2021/8/11 星期三,13,h,v,E,P,E,K,1,2,3,表一,2021/8/11 星期三,14,A,B,我们可以选取,A,、,B,两点，比较它们的机械能,E,A,和,E,B,以点,B,为零势能参考点，则有：,E,KA,mgh,E,KB,数据处理：（方法二）,2021/8/11 星期三,15,h/m,v,A,v,B,E,KA,+,E,PA,E,KB,+,E,PB,1,2,3,4,表二,2021/8/11 星期三,16,结 论：,在误差允许的范围内，物体在自由下落的过程中，动能和重力势能之和保持不变,2021/8/11 星期三,17,(1),由于测量长度带来的误差属偶然误差，减小的办法是多测几次取平均值。,(2),实际上重物和纸带下落过程中要克服阻力,(,主要是打点计时器的阻力,),做功，故动能的增加量,E,K,必定稍小于势能的减少量,E,P,，这属于系统误差。,【,误差分析,】,2021/8/11 星期三,18,1.,选择重物时，选轻一点的好还是重一点的好？为什么？,我们要求重物做自由落体运动，而阻力是不可避免地存在的，为了减少阻力对实验的影响，应选用密度较大的重物,。,问题与讨论,2021/8/11 星期三,19,2.,安装打点计时器时，应注意什么问题？,计时器平面与纸带限位孔调整在竖直方向，计时器要稳定在铁架台上，并将计时器伸出桌外。,3.,这样做的目的是什么,?,减小纸带与限位孔的摩擦带来的实验误差；保证重物有足够的下落空间，以便在纸带上能够打出较多的点，有利于进行计算。,2021/8/11 星期三,20,4.,实验时，接通电源和释放纸带的顺序怎样？,先通电源，再释放纸带。,5.,释放纸带时应注意什么问题？,释放纸带前，重物应靠近打点计时器，以便能打出较多的点。拉稳纸带的上端，确保重物由静止释放。,2021/8/11 星期三,21,1.,在,验证机械能转化与守恒,的实验中，下列操作正确的是,(),A,先释放重物，后接通电源,B,用秒表测量重物下落的时间,C,打完一条纸带后，立即切断电源,D,选用重锤后要称质量,C,2021/8/11 星期三,22,2.,在“验证机械能的转化和守恒”的实验中，已知打点计时器所用的电源的频率为,50Hz,，查得当地重力加速度为,g=9.8m/s,2,测得所用的重物的质量为,1.00kg,。实验中得到一条如图所示点迹清晰的纸带，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,点的距离分别为,62.99cm,、,70.18cm,、,77.76cm,、,85.73cm,，根据以上数据，可知重物由,O,点运动到,C,点，重力势能的减少量等于,_,焦，动能的增加量等于,_,焦,(,取,3,位有效数字,),。,7.62,7.57,2021/8/11 星期三,23,2.33,2.31,2,3.,在“验证机械能的转化和守恒,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/s,2,测得所用的重物的质量为,1.00kg,实验运用公式,mv,2,/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,点的距离分别为,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,).,2021/8/11 星期三,24,4.,在机械能的转化和守恒实验中，要验证重锤下落时重力势能的减少量等于它动能的增加量，以下步骤仅是实验中的一部分，在这些步骤中多余的或错误的有,(),A,用天平称出重锤的质量,B,把电火花计时器固定到铁架台上，并用导线把它和低压交流电源连接起来,C,把纸带的一端固定到重锤上，另一端穿过电火花计时器的限位孔，把重锤提升到一定的高度,D,接通电源，释放纸带,E,用秒表测出重锤下落的时间,ABE,2021/8/11 星期三,25,5.,下列关于“验证机械能的转化和守恒”的实验误差的说法中，正确的是（）,A.,重物的质量测量不准会产生误差,B.,重物的质量大一些,有利于减小误差,C.,重物的质量小一些,有利于减小误差,D.,先释放重物,后接通电源会造成较大误差,B,2021/8/11 星期三,26,1.,自由下落的物体，动能和势能可以相互转化，且动能和重力势能之和不变。,2.,由于摩擦阻力不可避免，所以动能的增加量应小于重力势能的减小量。,3.,该实验也可以用气垫导轨来验证。,2021/8/11 星期三,27,
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