§7.9实验验证机械能守恒定律.doc

§7.9实验：验证机械能守恒定律 预习导学⒈为进行验证机械能守恒定律的实验，有下列器材可供选用：铁架台，打点计时器，复写纸，纸带，秒表，低压直流电源，导线，电键，天平。其中不必要的器材有： ；缺少的器材是 。 ⒉物体做自由落体运动时，只受 力作用，其机械能守恒，若物体自由下落H高度时速度为V，应有MgH ，故只要gH 1/2V2成立，即可验证自由落体运动中物体的机械能守恒。 ⒊在打出的各纸带中挑选出一条点迹 ，且第1、2两打点间距离接近的纸带。 ⒋测定第N个点的瞬时速度的方法是：测出与N点相邻的前、后两段相等时间T内下落的距离SN和SN+1，，有公式VN 算出。 ⒌在验证机械能守恒定律时，如果以v2／2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的图线应是 ，才能验证机械能守恒定律，其斜率等于 的数值。重点复习1、推导出机械能守恒定律在本实验中的具体表达式。 在图1中，质量为m的物体从O点自由下落，以地作零重力势能面，下落过程中任意两点A和B的机械能分别为：EA ， EB 如果忽略空气阻力，物体下落过程中的机械能守恒，于是有: 上式亦可写成 为了方便，可以直接从开始下落的O点至任意一点（如图1中A点）来进行研究，这时应有：----本实验要验证的表达式，式中h是 高度，vA是物体在A点的 速度。 2、如何求出A点的瞬时速度vA？ 3、如何确定重物下落的高度？ 进行实验一、在学生开始做实验之前，老师应强调如下几个问题： 1、该实验中选取被打点纸带应注意两点：一是第一点O为计时起点，O点的速度应为零。怎样判别呢？ 2、是否需要测量重物的质量？ 3、在架设打点计时器时应注意什么？为什么？ 4、实验时，接通电源和释放纸带的顺序怎样？为什么？ 5、测量下落高度时，某同学认为都必须从起始点算起，不能弄错。他的看法正确吗？为了减小测量 h值的相对误差，选取的各个计数点要离起始点适当远些好，还是近些好？ 二、参考实验步骤 1．把打点计时器安装在铁架台上，用导线将学生电源和打点计时器接好． 2．把纸带的一端用夹子固定在重锤上，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手竖直提起纸带，使重锤停靠在打点计时器附近． 3．接通电源，待计时器打点稳定后再松开纸带，让重锤自由下落，打点计时器应该在纸带上打出一系列的点． 4．重复上一步的过程，打三到五条纸带． 5．选择一条点迹清晰且第l、2点间距离接近2 mm的纸带，在起始点标上0，以后各点依次为1、2、3……用刻度尺测量对应下落的高度h1\h2\h3，……记人表格中． 6．用公式vn hn+1+hn-1/2t，计算出各点的瞬时速度v1\v2\v3……并记录在表格中． 7．计算各点的重力势能的减少量mgh。和动能的增加量1/2mvn2，并进行比较．看是否相等，将数值填人表格内． 课内提升1．在《验证机械能守恒定律》的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，查得当地的重力加速度g＝9．8m／s2，实验中得到一条点迹清楚的纸带如图7-10-1所示，把第一个点记作O，另选连续的4个点A、B、C、D作为测量的点，经测量A、B、C、D各点到O的距离分别为62．99 cm、70．18 cm、77．76 cm、85．73cm．根据以上数据，可知重物由O点运动到C点，重力势能减少量等于 J，动能的增加量等于 J 取三位有效数字 ．在实验允许误差范围内，可认为重物下落过程中，机械能 ， 可设重物质量为m 2．在《验证机械能守恒定律》的实验中，下列说法中正确的是 A．要用天平称重锤质量 B．实验时，当松开纸带让重锤下落的同时，立即接通电源 C．要选用第1、2两点接近2mm的纸带 D．实验结果总是动能增加量略大于重力势能的减小量 （3）在做“验证机械能守恒定律”的实验时，用打点计时器打出纸带如图3所示，其中A点为打下的第一个点，0、1、2……为连续的计数点。现测得两相邻计数点之间的距离分别为s1、s2、s3、s4、s5、s6，已知相邻计数点间的打点时间间隔均为T。根据纸带测量出的距离及打点的时间间隔，可以求出此实验过程中重锤下落运动的加速度大小表达式为： ____ ____ _。在打第5号计数点时，纸带运动的瞬时速度大小的表达式为___ _____。要验证机械能守恒定律，为减小实验误差，应选择打下第_________号和第__________号计数点之间的过程为研究对象。 （4）某次验证机械能守恒定律的实验中，用6V、50Hz的打点计时器打出的一条无漏点的纸带，如图所示，O点为重锤下落的起点，选取的计数点为A、B、C、D，各计数点到O点的长度已在图上标出，单位为毫米，重力加速度取98m/s2，若重锤质量为1kg。 打点计时器打出B点时，重锤下落的速度B m/s，重锤的动能EkB J。从开始下落算起，打点计时器打B点时，重锤的重力势