届高三物理一轮复习实验六验证机械能守恒定律课件资料.ppt

实验目的 利用自由落体运动验证机械能守恒定律。 实验原理 知识梳理 1.在只有重力做功的自由落体运动中,物体的重力势能和动能互相转化,但总的机械能保持不变。若物体某时刻瞬时速度为v,下落高度为h,则重力势能的减少量为mgh,动能的增加量为?mv2,看它们在实验误差允许的 范围内是否相等,若相等则验证了机械能守恒定律。 2.计算打第n个点时速度的方法:测出第n个点与相邻前后点间的距离xn和xn+1,由公式vn=?或vn=?算出,如图所示。 实验器材 铁架台(含铁夹)、打点计时器、电源、纸带、复写纸、导线、毫米刻度尺、重物(带纸带夹)。 实验步骤 1.按图所示将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架 台上,接好电路。 2.将纸带的一端用夹子固定在重物上,另一端穿过打点 计时器的限位孔,用手提着纸带使重物静止在靠近打点 计时器的地方。先接通电源,后松开纸带,让重物带着 纸带自由下落。 3.更换纸带重复做3到5次实验。 4.选纸带:分两种情况 (1)用?m?=mghn验证时,应选点迹清晰,且第1、2两点间距离接近2 mm的 纸带。若第1、2两点间的距离大于2 mm,这是由于先释放纸带,后接通电源造成的,这样,第1个点就不是运动的起始点了,这样的纸带不能选。 (2)用?m?-?m?=mgΔh验证时,由于重力势能的相对性,处理纸带时,选择 适当的点为基准点,这样纸带上打出的第1、2两点间的距离是否为2 mm就无关紧要了,所以只要后面的点迹清晰就可选用。 5.数据处理:在起始点标上0,在以后各点依次标上1、2、3…用刻度尺测出对应下落高度h1、h2、h3… 利用公式vn=?计算出点1、点2、点3…的瞬时速度v1、v2、v3… 方法一　利用起始点和第n点计算。代入ghn和??,如果在实验误差允许 的条件下ghn=??,则机械能守恒定律是正确的。 方法二????任取两点计算。 (1)任取两点A、B测出hAB,算出ghAB。 (2)算出??-??的值。 (3)若在实验误差允许的条件下ghAB=??-??,则机械能守恒定律是正确 的。 方法三????图像法。从纸带上选取多个点,测量从第1个点到其余各点的下 6.验证 落高度h,并计算各点速度的平方v2,然后以?v2为纵轴,以h为横轴,根据实 验数据绘出?v2-h图线。若在误差允许的范围内图线是一条过原点且斜 率为g的直线,即验证了机械能守恒定律。 注意事项 1.打点计时器要稳定地固定在铁架台上,打点计时器平面与纸带限位孔调整在竖直方向,以减小摩擦力。 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。 3.实验中,需保持提纸带的手不动,且保证纸带竖直,待接通电源,打点计时 器工作稳定后,再松开纸带。 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,有效长度可以在60~80 cm之间。 5.不需测出重物质量,只需验证??=ghn即可。 6.速度不能用vn=gtn或vn=?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。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=?g?或hn=? 计算得到。 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ΔEkΔEp,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0点量起,一次将各点对应的下落高度测量完。或者多次测量取平均值来减小误差。 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)读数点选择不好,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。 1.在“验证机械能守恒定律”的实验中,下列物理量中需要用工具测量的是　　　????,通过计算得到的是　　　????。 A.重锤的质量 B.重力加速度 C.重锤下落的高度 D.与重锤下落高度对应的重锤瞬时速度 1.?答案????C　D ?解析　通过实验原理可知,重锤下落高度要用毫米刻度尺直接量出,下落 这一高度时对应的瞬时速度可求出,故需用工具测量的是C,通过计算得到的是D。 2.某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律。频闪仪每隔 0.05 s 闪光一次,图中所标数据为实际距离,该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表(当地重力加速度取9.8 m/s2,小球质量m=0.2 kg,结果保留三位有效数字): 时刻 t2 t3 t4 t5 速度(m/