高考物理一轮：第五章 第5讲 探究动能定理 验证机械能守恒定律(88张)PPT课件

2．如图5－5－4所示，借助电火花计时器打出的纸带，
测出物体自由下落的高度h和该时刻的速度v.打第n个计数点
时的瞬时速度等于以该时刻为中间时刻的某一段时间内的平
均速度，即vn＝
xn＋2Txn＋1或vn＝
hn＋1－hn－1 2T
.(T为相邻计数点间
的时间间隔)
图5－5－4
三、实验器材 铁架台(带铁夹)，电火花计时器(或电磁打点计时器)， 重锤(带纸带夹)，纸带，复写纸片，导线，毫米刻度尺，低 压交流电源．
4．由纸带算出小车获得的速度，把各次实验获得的速 度依次记入对应的表格中.
橡皮筋的条数 1 2 3 4 5 力对小车做的功 W 2W 3W 4W 5W 小车获得的速度 5.观察测得数据进行估计，大致判断两个量可能的关 系，然后以W为纵坐标，以v2(或v、v3)为横坐标作图，寻找 二者的关系．
五、注意事项 1．平衡摩擦力时连着纸带且接通电源． 2．测小车速度时，纸带上的点应选分布均匀部分的， 也就是小车做匀速运动时所打点进行测量、计算． 3．小车应靠近打点计时器，并且要先接通电源再释放 小车． 4．小车质量应大一些，使纸带上打的点多一些． 5．橡皮筋应选规格一样的．
二、实验原理 探究功与物体速度变化的关系，可通过改变力对物体
做的功，测出力对物体做不同功时物体的速度，为简化实验 可将物体初速度设置为零，可用如图5－5－1所示的装置进 行实验，通过增加橡皮筋的条数使橡皮筋对小车做的功成倍 增加，再通过打点计时器和纸带来测量每次实验后小车的速 度．
图5－5－1
三、实验器材 橡皮筋，打点计时器，小车，纸带，电源，导线，刻
实验(二) 验证机械能守恒定律 一、实验目 1．当只有重力做功时，物体的动能和重力势能发生相 互转化，但机械能的总量保持不变．据此，做自由落体运动 的物体，只受重力作用，其机械能是守恒的．质量为m的物 体自由下落，位置从A到B下降h高度时，若速度由vA变为 vB，应有：mghAB＝12mv2B－12mvA2 .
3．打点计时器产生的误差． (1)由于交流电周期的变化，引起打点时间间隔变化而产 生误差． (2)计数点选择不好，振动片振动不均匀，纸带放置方法 不正确引起摩擦，造成实验误差.
功结束时小车的速度，即小车做匀速运动的速度．在纸带上
测量A1、A2间的距离x，则小车速度的表达式为v＝
x T
(T为打
点计时器打点的时间间隔)．
2．实验数据记录.
3.实验数据处理及分析：在坐标纸上(图5－5－3)画出W －v和W－v2图线(“W”以一根橡皮筋做的功为单位)．
图5－5－3
4．实验结论：从图象可知功与物体速度变化的关系为 W∝v2.
四、实验步骤 图5－5－5
1．按图5－5－5所示将装置竖直架稳． 2．手提纸带让重锤靠近打点计时器，待接通电源后， 再松开纸带． 3．换几条纸带，重做上述实验． 4．选取点迹清晰的纸带测量： (1)在纸带上任意选取相距较远的两点A、B，测出两点 之间的距离hAB. (2)利用公式计算出A、B两点的速度vA、vB.
2．实验中，提纸带的手要保持不动，且保证纸带竖 直．接通电源后，等打点计时器工作稳定后再松开纸带．
3．验证机械能守恒时，可以不测出物体质量，只要比
较
1 2
(v
2 B
－v
2 A
)和ghAB(或
1 2
v
2 n
和ghn)是否相等即可验证机械能是
否守恒．
4．测量下落高度时，为了减小测量值h的相对误差，选
取的各个计数点要离起始点远一些，纸带也不易过长，有效
必考部分 人教版 必修 2
第五章 机械能及其守恒定律
第五讲 实验（一）探究动能定理 实验（二）验证机械能守恒定律
回扣教材
题型归类
误区反思 双基限时练
回扣教材•自主学习
知识梳理
实验(一) 探究动能定理 一、实验目的 1．通过实验探究功和速度变化的关系． 2．学会用图象法处理数据，总结出功与速度平方的正比关 系．
5．比较ΔEp＝mghAB和ΔEk＝
1 2
mv
2 B
－
1 2
mv
2 A
是否近似相
等．
6．得出实验结论．
五、注意事项
1．应尽可能控制实验条件，即应满足机械能守恒的条
件，这就要求尽量减小各种阻力的影响，采取的措施有：
(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，可使空气阻力减 小．
六、误差分析 1．橡皮筋的差异和拉伸长度差异使做功不同． 2．平衡摩擦力不彻底或平衡过了也会造成误差． 3．利用打上点的纸带计算小车的速度时，测量不准会 带来误差．
七、数据处理 1.
图5－5－2
测量小车的速度：实验获得如图5－5－2所示的纸带， 为探究橡皮筋弹力做功和小车速度的关系，需要测量弹力做
六、误差分析 1．本实验中因重物和纸带在下落过程中要克服各种阻 力(空气阻力、打点计时器阻力)做功，故动能的增加量ΔEk 稍小于重力势能的减少量ΔEp，即ΔEk＜ΔEp，这属于系统误 差．改进的办法是调整器材的安装，尽可能地减小阻力． 2．本实验的另一个误差来源于长度的测量，属偶然误 差． 减小误差的办法是测下落距离时都从O点量起，一次将 各打点对应的下落高度测量完，或者多次测量取平均值．
度尺，木板，钉子等． 四、实验步骤 1．如图5－5－1所示组装好实验仪器，由于小车在运动
中会受到阻力，把木板装有打点计时器的一端用薄木块略微 垫高，平衡摩擦力．
2．把纸带拴在小车的后面，并穿过打点计时器，先用 一条橡皮筋进行实验，把橡皮筋拉伸一定长度，放开小车．
3．换纸带，并改用2条、3条……同样的橡皮筋进行第2 次、第3次……实验时，每次实验中橡皮筋拉伸的长度要相 同．
长度可在60～80 cm之间．
5．速度不能用vn＝gtn或vn＝ 2ghn计算，因为只要认为 加速度为g，机械能当然守恒，即相当于用机械能守恒定律 验证机械能守恒定律，况且用vn＝gtn计算出的速度比实际值 大，会得出机械能增加的错误结论，而因为摩擦阻力的影 响，机械能应该减小，所以速度应从纸带上直接测量计 算．同样的道理，重物下落的高度h，也只能用刻度尺直接 测量，而不能用hn＝12gtn2或hn＝2vgn2 计算得到．