20xx粵教版高中物理必修2第四章第五節(jié)驗證機械能守恒定律(已修改)
2025-12-20 13:30 本頁面
【正文】 第五節(jié) 驗證機械能守恒定律 課前自主預習 1. 實驗原理：在只有重力做功的自由落體運動中，物體的重力勢能和動能可以相互轉(zhuǎn)化，總的機械能守恒。設(shè)某時刻物體的瞬時速度為 V，下落高度為 h，則有： 。利用打點計時器測出重物下落時某時刻的 及下落的高度，即可驗證機械能是否守恒。 ：打點計時器、 、紙帶、復寫紙片、重物、 、帶有夾子的鐵架臺、導線。 ：應盡量減小重物下落時紙帶所受的阻力。因此重錘應選 ______（填重、輕），紙帶應 _______放置。 4.(單選 )關(guān)于“驗證 機械能 守恒定律 ”的試驗中，下列敘述正確的有（ ） A． 天平測出重錘質(zhì)量 B． 采用直流低壓電源 C． 先接通電源，后釋放紙帶 D． 測出重錘下落時間 解析： 因為實驗中根據(jù)公式 12mv2=mgh,不需要測出重錘的質(zhì)量。同時實驗中使用的是打點計時器，不需要測量秒表時間，采用的低壓交流電電源，應用打點計時器應先接通電源，后釋放紙帶，要求選用的紙帶打出的第一、二點間距接近 2mm，故 C 選項正確。 答案： C 5.(單選 )在 “驗證機 械能守恒定律 ”的實驗中， 通過計算得到的有 ( ) A．重錘質(zhì)量 B．下落時間 C．重錘的下落高度 D．與下落高度對應的重錘的即時 速度 解析： 重錘的質(zhì)量不需要測量，打點計時器是計時的儀器，故下落時間不需要計算，重錘下落的高度要測量出來，只有 與下落高度對應的重錘的即時 速度需要用平均速度計算出來。 答案： D 答案： 1． mgh＝ mv2/2 ；瞬時速度 2． 刻度尺 ；低壓交流電源 ；豎直 課堂互動探究 知識點 1 創(chuàng)新實驗方案設(shè)計 新知探究 驗證機械能守恒定律的關(guān)鍵是在滿足只有重力（或彈力）做功的前提條件，重力勢能（或彈性勢能）的變化同動能的變化在誤差允許范圍內(nèi)相等，自由落體運動是最簡單的機械能守恒問題。物體減小的重力勢能可以通過測量物體下落的高度差計算，再利用平均速度與中間時刻瞬時速度的關(guān)系計算瞬時速度和動能的改變量。 除自由落體外，任何滿足只有重力做功的情況機械能都是守恒的，因自由落體法阻力較大，且下落時間較短，不便觀察。為提高實驗精確度可以選擇在氣墊導軌上操作實驗，如圖 451所示，滑塊與氣墊導軌間的摩擦力非常小，幾乎為零，這樣滑塊 在導軌上滑動時就等效為只有重力做功。我們只需要測出氣墊導軌上 的高度差就可測出重力勢能的減小量，圖 451 再利用光電門測出滑塊 的時間，利用平均速度與中間時刻瞬時速度的關(guān)系計算 和 的改變量。通過比較經(jīng)過兩個光電門時減少的重力勢能和增加的動能即可驗證機械能是否守恒。 同理，平拋運動等只要滿足只有重力做功也可驗證機械能守恒定律。 答案： 兩個光電門間，經(jīng)過兩個光電門，瞬時速度，動能 重點歸納 (1)在該實驗 中選取氣墊導軌、光電門、數(shù)字計時器等器材，如圖 4－ 5－ 1 所示安裝實驗裝置，圖中 m 為滑塊質(zhì)量， l 為擋光板長度， G G2為光電門． (2)將滑塊從軌道上端某一處滑下，測出它通過光電門 G1 和 G2 時的速度 v1 和 v2，可得到 G1 到 G2 這段位移中滑塊的動能增量 ΔEk＝ 12mv22－ 12mv21. (3)再算出 G1到 G2這段位移中滑塊重力勢能的減少量 ΔEp，比較 ΔEk 和 ΔEp，得到 ΔEk＝ ΔEp 的結(jié)論，從而證明機械能守恒 ． 2. 利用平拋運動驗證機械能守恒定律 (1)運用如圖 4－ 5－ 2 所示的裝置，讓小球從光滑斜軌道的某一高度處由靜止開始滾下．小球離開軌道時做平拋運動． (2)測出圖中平臺高度 H、小球在光滑斜軌道上由靜止開始滾下時離平臺的高度 h 以及小球做平拋運動時的水平位移 s. (3)由 H＝ 12gt2 算出小球做平拋運動的時間，再由 v＝ st算出小球離開軌道時的速度 v. (4)比較 mgh 和 12mv2 的大小，即比較 gh 和 12v2 的大小，若 gh＝ 12v2，則可以驗證機械能守恒． [例 1] （單選）關(guān)于“驗證 機械能 守恒定律 ”的試驗中，下列敘述正確的有（ ） A． 天平測出重錘質(zhì)量 B． 采用直流低壓電源 C． 先接通電源，后釋放紙帶 D． 測出重錘下落時間 解析： 因為實驗中根據(jù)公式 12mv2=mgh,不需要測出重錘的質(zhì)量。同時實驗中使用的是打點計時器，不需要測量秒表時間，采用的低壓交流電電源，應用打點計時器應先接通電源，后釋放紙帶，要求選用的紙帶打出的第一、二點間距接近 2mm，故 C 選 項正確。 答案 ： C 觸類旁通 1. 如圖 4－ 5－ 3 所示，光滑水平軌道與光滑圓弧軌道相切，輕彈簧的一端固定在軌道的左端， OP 是可
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