《實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》機(jī)械能守恒定律PPT優(yōu)質(zhì)課件
第一部分內(nèi)容：核心素養(yǎng)目標(biāo)
科學(xué)探究
能制訂驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)方案，確定需要測量的物理量，學(xué)會(huì)正確使用實(shí)驗(yàn)器材獲取數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后得出結(jié)論，與同學(xué)討論并分析誤差及產(chǎn)生的原因，并能用物理語言準(zhǔn)確描述實(shí)驗(yàn)結(jié)論。
科學(xué)態(tài)度與責(zé)任
通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，樹立“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”的科學(xué)觀。
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驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律PPT，第二部分內(nèi)容：課前學(xué)習(xí)
知識(shí)點(diǎn)一 實(shí)驗(yàn)思路
1.自由下落的物體只受到_______作用，滿足機(jī)械能守恒的條件。
2.物體沿光滑斜面下滑時(shí)，雖然受到重力和斜面的___________，但__________與物體位移方向垂直(如圖)，對物體不做功，這種情況也滿足機(jī)械能守恒的條件。
3.用細(xì)線懸掛的小球擺動(dòng)時(shí)，細(xì)線的拉力與小球的運(yùn)動(dòng)方向_______，對物體不做功。如果忽略空氣阻力，這個(gè)過程中只有重力做功，也滿足機(jī)械能守恒的條件。
在只有重力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動(dòng)能與重力勢能可以相互轉(zhuǎn)化，而總的機(jī)械能保持不變。
ΔEp減＝ΔEk增
知識(shí)點(diǎn)二 物理量的測量
1.安裝置：按圖所示將檢查、調(diào)整好的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器豎直固定在鐵架臺(tái)上，接好電路。
2.打紙帶：(1)將紙帶的一端用夾子固定在重物上，另一端穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，用手提著紙帶使重物靜止在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的地方。
(2)先接通電源，后松開紙帶，讓重物帶著紙帶自由下落。
(3)關(guān)閉電源，取下紙帶。更換紙帶重復(fù)做3～5次實(shí)驗(yàn)。
3.選紙帶
(1)點(diǎn)跡清晰。實(shí)驗(yàn)時(shí)必須保持提起的紙帶豎直，手不動(dòng)，待接通電源，讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作穩(wěn)定后再松開紙帶，以保證第1個(gè)點(diǎn)是一個(gè)清晰的點(diǎn)。
(2)所打的點(diǎn)呈一直線。
4.測長度：用毫米刻度尺測出所選定的各計(jì)時(shí)點(diǎn)到基準(zhǔn)點(diǎn)的距離。
鐵架臺(tái)(帶鐵夾)、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、重物(帶夾子)、紙帶(數(shù)條)、復(fù)寫紙、導(dǎo)線、毫米刻度尺、低壓交流電源。
(1)減小各種阻力的措施
①安裝時(shí)使打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔與紙帶處于同一豎直平面內(nèi)。
②應(yīng)選用質(zhì)量和密度較大的重物。
(2)因重物下落過程中要克服阻力做功，實(shí)驗(yàn)中動(dòng)能增加量必定稍小于重力勢能減少量，否則實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。
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驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律PPT，第三部分內(nèi)容：核心探究
核心要點(diǎn)一 實(shí)驗(yàn)原理與操作
[例1] 如圖為驗(yàn)證“機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖�，F(xiàn)有的器材為：帶鐵夾的鐵架臺(tái)、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、帶鐵夾的重錘、天平�；卮鹣铝袉栴}：
(1)為完成此實(shí)驗(yàn)，除了所給的器材外，還需要的器材有________。(填入正確選項(xiàng)前的字母)
A.毫米刻度尺
B.秒表
C.0～12 V的直流電源
D.4～6 V的交流電源
(2)下面列舉了該實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟：
A.按照圖示的裝置安裝器材
B.將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的“直流輸出”上
C.先接通電源，后釋放紙帶，打出一條紙帶，再更換紙帶重復(fù)多次
D.測量紙帶上某些點(diǎn)間的距離
E.根據(jù)測量的結(jié)果計(jì)算重錘下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動(dòng)能
[針對訓(xùn)練1] (1)在利用重錘做自由落體運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，有關(guān)重錘的質(zhì)量，下列說法正確的是( )
A.應(yīng)選用質(zhì)量較大的重錘，使重錘和紙帶所受的重力遠(yuǎn)大于它們所受的阻力
B.應(yīng)選用質(zhì)量較小的重錘，使重錘的慣性小一些，下落時(shí)更接近于自由落體運(yùn)動(dòng)
C.不需要稱量重錘的質(zhì)量
D.必須稱量重錘的質(zhì)量
(2)在該實(shí)驗(yàn)中，選定了一條較為理想的紙帶，如圖所示，“0”為起始點(diǎn)，以后紙帶上所打的各點(diǎn)依次記為1、2、3…，測得的x1、x2、x3…是重錘從開始運(yùn)動(dòng)到各時(shí)刻的位移。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為T，重錘質(zhì)量為m，重力加速度為g，則當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)“4”時(shí)，重錘動(dòng)能的表達(dá)式為________；從“0”點(diǎn)到“4”點(diǎn)的過程中重錘重力勢能的減少量表達(dá)式為______________。
核心要點(diǎn)二 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理
[例2] 在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，現(xiàn)有的器材為：帶鐵夾的鐵架臺(tái)、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、重錘(帶夾子)、天平、毫米刻度尺、50 Hz交流電源�；卮鹣铝袉栴}：
(1)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出一條紙帶，前后要連續(xù)進(jìn)行一系列的操作，下列各步驟的先后順序合理的是________。
A.釋放紙帶 B.接通電源
C.取下紙帶 D.切斷電源
(2)如圖所示，釋放紙帶前的瞬間，重錘和手的位置合理的是________(填“甲”“乙”“丙”或“丁”)。
(3)某同學(xué)用正確的方法獲得了一條紙帶，并以起點(diǎn)為計(jì)數(shù)點(diǎn)O，后隔一段距離，取連續(xù)點(diǎn)為計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E、F，如圖所示。已知重錘的質(zhì)量為0.5 kg，則電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下E點(diǎn)時(shí)，重錘減少的重力勢能ΔEp＝________ J，重錘增加的動(dòng)能ΔEk＝________ J(取重力加速度g＝9.8 m/s2，計(jì)算結(jié)果保留2位有效數(shù)字)，重錘增加的動(dòng)能ΔEk與減少的重力勢能ΔEp的大小關(guān)系為ΔEk________ΔEp(選填“大于”“小于”或“等于”)。
[針對訓(xùn)練2] 利用如圖甲所示裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律：質(zhì)量m＝0.20 kg的重物自由下落，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列點(diǎn)。如圖乙所示為選取的一條符合實(shí)驗(yàn)要求的紙帶，O為第一個(gè)點(diǎn)，A、B、C為從合適位置開始選取的三個(gè)連續(xù)點(diǎn)(其他點(diǎn)未畫出)。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02 s打一次點(diǎn)，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝10 m/s2。(計(jì)算結(jié)果均取3位有效數(shù)字)
(1)下列實(shí)驗(yàn)操作步驟中錯(cuò)誤的是( )
A.把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上，用導(dǎo)線連接到低壓交流電源上
B.將連有重物的紙帶穿過限位孔，將紙帶和重物提升到一定高度
C.先釋放紙帶，再接通電源
D.更換紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，根據(jù)記錄處理數(shù)據(jù)
(2)根據(jù)圖乙所得的數(shù)據(jù)，應(yīng)取圖中O點(diǎn)和________點(diǎn)來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，那么打下該點(diǎn)時(shí)重物的瞬時(shí)速度大小為________ m/s。
(3)從O點(diǎn)到所取點(diǎn)，重物重力勢能減少量ΔEp＝________ J，動(dòng)能增加量ΔEp________ J，從而驗(yàn)證了在誤差允許范圍內(nèi)機(jī)械能守恒。
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