验证机械能守恒定律教学课件2.pptVIP

9．实验：验证机械能守恒定律 1．实验原理：自由落体运动中，物体的重力势能和动能可 以相互转化，总的机械能守恒．设某时刻物体的瞬时速度为 v， 下落高度为 h，则有________________．利用打点计时器，通 过纸带测出重物某时刻下落的高度及该时刻的_________，即可 验证机械能守恒定律． 瞬时速度 刻度尺 低压交流电源 2．实验器材：打点计时器、________、纸带、复写纸片、 重物、____________、带有夹子的铁架台、导线等． 3．减小实验误差：为了减小阻力对实验的影响，应采用密 度________(填“较大”或“较小”)的重物，纸带应________ 放置． 较大 竖直 4．关于“验证机械能守恒定律”的实验，下列叙述的步骤 中，正确的或必要的是( ) C A．利用天平测出重锤的质量 B．采用直流低压电源接打点计时器 C．先接通电源，后释放纸带 D．用秒表测出重锤下落的时间 5．在“验证机械能守恒定律”的实验中，通过计算得到的 有 ( ) A．重锤的质量 D B．重锤的下落时间 C．重锤的下落高度 D．与重锤下落高度对应的瞬时速度 解析：重锤的质量不需要测量；打点计时器是计时的仪器， 故下落时间不需要计算；重锤下落的高度要测量出来；只有与 重锤下落高度对应的瞬时速度需要用平均速度计算出来． 落体法验证机械能守恒定律 【实验目的】 研究物体自由下落过程中动能与势能的变化，从而验证机 械能守恒定律． 增加量为—mv2，看它们在实验误差允许的范围内是否相等，若 【实验原理】 (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．若物体某时刻的瞬时 速度为 v，下落高度为 h，则重力势能的减少量为 mgh，动能的 1 2 相等则验证了机械能守恒定律． (2)速度的测量：做匀变速直线运动时，纸带上某点的瞬时 速度等于相邻两点间的平均速度．计算打第 n 个点时的瞬时速 度的方法是：测出第 n 个点前后相邻两段相等时间 T 内下落的 距离 xn 和 xn＋1，由公式 vn＝________算出，如图 7－9－1 所示． 图 7－9－1 【实验器材】 铁架台(带铁夹)、打点计时器、重物(带纸带夹子)、纸带若 干条、复写纸片、导线、刻度尺、学生电源等． xn＋xn＋1 2T 【实验步骤】 (1)安装：如图 7－9－2 所示，将打点计时器固定在铁架台 上；用导线将打点计时器与低压交流电源相连接． 图 7－9－2 (2)纸带打点：把纸带的一端在重物上用夹子固定好，另一 端穿过打点计时器的限位孔，用手提着纸带，使重物停靠在打 点计时器附近，先___________，待打点稳定后再____________， 让重物自由下落．重复几次，打下 3～5 条纸带． (3)选纸带：选取点迹较为清晰的纸带，挑选纸带上第一个 点及距离第一个点较远的点，并依次标上 0、1、2、3…… (4)数据测量：测出点 0 到点 1、点 2、点 3……的距离，即 为对应的下落高度 h1、h2、h3…… 接通电源 释放纸带 【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上，以减小摩擦阻力． (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)测下落的高度时，要从第一个打的点测起，并且各点对 应的下落高度要一次测量完． 【误差分析】 (1)本实验中，因重物和纸带在下落过程中要克服阻力做 功，故动能的增加量一定略小于重力势能的减少量，这是不可 避免的，属于系统误差，改进的方法是调整器材的安装，尽可 能地减小阻力． (2)本实验的另一误差来源于长度的测量，属于偶然误差． 减小误差的方法是测量物体的下落距离时，所选的距离尽可能 大一些，或者多次测量取平均值． 【例题】(1)为进行“验证机械能守恒定律”的实验，有下 列器材可供选择：铁架台、打点计时器、复写纸、纸带、低压 直流电源、天平、秒表、导线、开关．其中不必要的器材是 _____________，缺少的器材是______________． (2)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 50 Hz，查得当地的重力加速度 g＝9.8 m/s2， 测得所用重物的质量为 1.00 kg.实验中得到的一条点迹清晰的 纸带，如图 7－9－3 所示，把第一个