沪科版（上海）物理高一第二学期（试用版）-第五章F1用DIS研究机械能守恒定律课件

用DIS研究机械能守恒定律 用DIS研究机械能守恒定律 研究目标 研究动能和重力势能转化中所遵循的规律。 研究原理 分别测定摆锤在摆动过程中任意时刻的动能和势 能，研究机械能的总量有什么特点。 实验器材 机械能守恒实验器、DIS（光电门传感器、数据采 集器、计算机等） 实验1：定性研究。观察由同一 位置释放的摆锤，当摆线长度不 同时，摆锤上升的最大高度。 如图所示，实验时先卸下“定位 挡片”，将摆锤（圆柱形）置于A点，释放摆锤，观察它摆到左边 最高点时的位置，用笔记下这个 位置，看看这个高度与A点位置是 否相同？ 装上定位挡片并置于P点位置，它 对摆绳有阻挡作用。再次释放摆 锤，同样观察摆锤向左摆起的最 大高度，记下这个位置。 依次将定位挡片下移至Q、R等位 置，重复上述实验。做类似观察、 记录。 从实验结果可得出什么结论？ 摆 锤 定位挡片 实验2：定量研究 将实验装置中的光电门传感器接入数据采集器。测定摆锤在 某一位置的瞬时速度，从而求得摆锤在该位置的动能，同时 输入摆锤的高度，求得摆锤在该位置的重力势能，进而研究 势能与动能转化时的规律。实验中A、B、C、D四点高度为 0.150m、0.100m、0.050m、0.000m，已由计算机默认，不 必输入。若选用其他点，则需测量实际高度并输入数据。 开启电源，运行DIS应用软件，点击实验条目中的“研究机械 能守恒定律”，软件界面如图所示： 测量摆锤的直径Δs及其质量m，将数据输入软件界面内。把 光电门传感器放在标尺盘最底端的D点，并以此作为零势能点。 摆锤置于A点，点击“开始记录”，同时释放摆锤，摆锤通过 D点的速度将自动记录在表格的对应处。 点击“数据计算”，计算D点的势能、动能和机械能。依次将 光电门传感器放在标尺盘的C、B点，重复实验，得到相应的 数据。 比较上述实验结果中各位置的机械能，在实验误差允许范围 内，看看有什么特点？从中可得出什么结论？ 实验结论： 在误差范围内，只有重力做功时，物体的动能 和重力势能相互转化，机械能总量不变 分组讨论 问题1.如图为 “用DIS研究机械能守恒定律 ”的实验装置，摆锤质量为0.008kg （1）图中摆锤释放器的作用是 ______________________________。 （2）将摆锤释放器调整到A位置、定位挡片 移动到Q点，释放摆锤，若摆线碰到定位挡 片后摆锤摆到左侧最高点恰好与A等高，则 说明__________________。 （1）使摆锤每次从同一位置由静止释放（2）摆锤始末位置机械能相等 （3）两组同学实验后分别得到如下两组数据： 表一中D点机械能明显偏小，最可能的原因是 _________； 表一 次数 D C B A 高度h/m 0 0.050 0.100 0.150 速度v/m/s 1.508 1.364 0.988 0 势能Ep/J 0 0.0039 0.0078 0.0118 动能Ek/J 0.0091 0.0074 0.0039 0 机械能E/J 0.0091 0.0114 0.0117 0.0118 测D点速度时光电门位置比D点高 表二中A点机械能明显偏大，最可能的原因是 _________。 表二 次数 D C B A 高度h/m 0 0.050 0.100 0.150 速度v/m/s 1.533 1.189 0.695 0 势能Ep/J 0 0.0039 0.0078 0.0118 动能Ek/J 0.0094 0.0057 0.0019 0 机械能E/J 0.0094 0.0096 0.0097 0.0118 摆锤释放器的实际位置比A点低 问题2：在本实验中，为了研究势能与动能转化时的规律，需要 按正确的实验 步骤来完成． (1)请按正确的实验顺序填写下列步骤： ___________ ①开启电源，运行DIS应用软件，点击实验条目中的“研究机械 能守恒定律”，软件界 面． ②卸下“定位挡片”和“小标尺盘”，安装光电门传感器并接 入数据采集器． ③摆锤置于A点，点击“开始记录”，同时释放摆锤，摆锤通过 D点的速度将自动记录在表格的对应处． ④把光电门传感器放在大标尺盘最底端约D点，并以此作为零势 能点．A、B、C点相对于D点的高度已事先输入，作为计算机的 默认值． ⑤点击“数据计算”，计算D点的势能、动能和机械能． ⑥依次将光电门传感器放在标尺盘的C、B点，重复实验，得到 相应的数据． ②_①_④_③_ ⑤_ ⑥ (2)在实验过程中，是否有 重要的实验步骤遗 漏？若有，请写出该步骤的内容： 有。 测量摆锤的直径及其质量，并将数据输入软件界面内 小结 布置作业