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(共34張PPT)
第八章 機械能守恒定律
實驗:驗證機械能
守恒定律
內容：在只有重力或彈力做功的物體系統內，物體的動能和勢能
可以相互轉化，而總的機械能保持不變。
表達式：
(1) EK2+EP2=EK1+EP1 或者
或 ΔEk減=ΔEp增
(2) ΔEk= -ΔEp
條件：只有重力或系統內彈力做功
機 械 能 守 恒 定 律
守恒觀點
轉化觀點
驗證機械能守恒定律
那么，我們可以通過什么樣的實驗來驗證這一定律呢？
物體自由下落時，如果不計空氣阻力，物體的機械能守恒，即重力勢能的減少量等于動能的增加量。
1.若以重物下落的起始點O為基準，設重物的質量為m，測出物體自起始點O下落距離h時的速度v，則在誤差允許范圍內，
若有
即驗證了機械能守恒定律。
鐵架臺(含鐵夾)，打點計時器，學生電源，紙帶，復寫紙，導線，毫米刻度尺，重物(帶紙帶夾)．
沒有天平？
1.把打點計時器安裝在鐵架臺上，并接好學生電源。
2.把紙帶的一端用夾子固定在重錘上，另一端穿過打點計時器的限位孔，用手豎直提起紙帶，使重錘停靠在打點計時器附近。
3.先接通電源，待計時器打點穩定后再松開紙帶，讓重錘自由下落，打點計時器應該在紙帶上打出一系列的點。
4.重復上一步的過程，打三到五條紙帶。
5.選擇一條點跡清晰且第l、2點間距離接近2mm的紙帶，在起始點標上0，隔一段以后再依次選取A、B、C三個點，用刻度尺測量對應下落的高h1、h2、h3、……記入表格中。
各計數點 O A B C
下落高度
h
h2
h1
O
A
B
C
選紙帶
選紙帶
驗證守恒
驗證守恒
1.利用v=gt求瞬時速度，因重物下落過程中受阻力影響，重物實際加速度比g小，如果用v=gt來求瞬時速度，會導致計算出的速度比實際值大，從而導致△Ek大于△ EP，與事實不符；
2.利用 求瞬時速度，相當于默認機械能守恒來驗證機械能守恒；
例1.如圖為驗證機械能守恒定律的實驗裝置示意圖．現有的器材為：帶鐵夾的鐵架臺、電磁打點計時器、紙帶、帶鐵夾的重錘、天平．回答下列問題：
實驗器材選擇及誤差
(1)為完成此實驗，除了所給的器材，還需要的器材有________．(填入正確選項前的字母)
A.米尺
B.秒表
C.0～12 V的直流電源
D.0～12 V的交流電源
(2)實驗中誤差產生的原因有_____________________________
_______________________________________．(寫出兩個原因)
解析：本題意在考查考生對“驗證機械能守恒定律”實驗原理的理解，并能正確分析實驗誤差的來源．
(1)打點計時器使用的電源為交流電源，故應選取0～12V的交流電源，D正確；利用米尺測量紙帶上各點間的距離，A正確．本實驗中利用打點計時器作為計時工具，所以不需要秒表，B錯誤．
(2)實驗誤差的來源主要是由于紙帶在下滑的過程中需要克服摩擦力做功，以及用米尺測量數據時讀數有誤差．
答案：
(1)AD
(2)紙帶和打點計時器之間有摩擦；用米尺測量紙帶上點的位置時讀數有誤差，計算勢能變化時，選取始末兩點距離過近，交流電頻率不穩定
例2.在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，已知電磁打點計時器所用的電源的頻率為50Hz，查得當地的重力加速度g＝9.80m/s2，測得所用的重物質量為1.00 kg.實驗中得到一條點跡清晰的紙帶(如圖所示)，把第一個點記為O，另選連續的四個點A、B、C、D作為測量的點，經測量知道A、B、C、D各點到O點的距離分別為62.99 cm、70.18 cm、77.76 cm、85.73 cm.
實驗數據處理及誤差分析
(1)根據以上數據，可知重物由O點運動到C點，重力勢能的減少量等于________J，動能的增加量等于________J(取三位有效數字)．
(2)根據以上數據，可知重物下落時的實際加速度a＝________m/s2，a__________g(選填“大于”或“小于”)，原因是________________________________________________
________________________．
(2)根據CD－AB＝2aT2，CD＝OD－OC，AB＝OB－OA，代入數據得a＝9.75 m/s2＜g.
實驗中重錘受空氣阻力，紙帶受限位孔或打點計時器振針的阻力作用，導致a(2)根據CD－AB＝2aT2，CD＝OD－OC，AB＝OB－OA，代入數據得a＝9.75 m/s2＜g.
實驗中重錘受空氣阻力，紙帶受限位孔或打點計時器振針的阻力作用，導致a答案：
(1)7.62　7.57
(2)9.75　小于　
重錘受空氣阻力，紙帶受限位孔或打點計
時器振針的阻力
例3. (2011·海南高考)現要通過實驗驗證機械能守恒定律．實驗裝置如圖所示：水平桌面上固定一傾斜的氣墊導軌；導軌上A點處有一帶長方形遮光片的滑塊，其總質量為M，左端由跨過輕質光滑定滑輪的細繩與一質量為m的砝碼相連；遮光片兩條長邊與導軌垂直；導軌上的B點有一光電門，可以測量遮光片經過光電門時的擋光時間t.用d表示A點到導軌底端C點的距離，h表示A與C的高度差，b表示遮光片的寬度，s表示A、B兩點間的距離，將遮光片通過光電門的平均速度看作滑塊通過B點時的瞬時速度．用g表示重力加速度．完成下列填空和作圖：
實驗創新設計
(2)多次改變光電門的位置，每次均令滑塊自同一點(A點)下滑，測量相應的s與t值．結果如下表所示：
1 2 3 4 5
s(m) 0.600 0.800 1.000 1.200 1.400
t(ms) 8.22 7.17 6.44 5.85 5.43
1/t2(×104 s－2) 1.48 1.95 2.41 2.92 3.39
直線的斜率約為k＝2.36×104 m－1·s－2.
(2) 第1和第5個數據點及所作直線如圖所示．

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