第五节 实验：验证机械能守恒定律.ppt

实验：验证机械能守恒定律 一、实验原理 研究做自由落体运动中的物体机械能是否守恒： O A B C D 方案1：从起点开始计算 方案2：从一般位置开始计算 二、实验器材 实验器材：打点计时器、纸带、复写纸、重物、刻度尺、铁架台（带铁夹）、学生电源等。 打点计时器 纸带 重物 ？ 铁架台 4、选择合适的纸带，处理数据。 3、更换纸带3～5次，重复实验。 1、 将打点计时器固定在铁架台上，把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。 三、实验步骤 2、用手提着纸带使重物停靠在打点计时器附近。然后先接通电源，再松开纸带，让重物自由下落。 注1）．选纸带：分两种情况说明 (1)起始点清晰的情况下，选纸带上头两点间距离小于或接近2 mm的纸带（为什么？）．若头两点间的距离大于2 mm，这样的纸带不能选． 此情况下用 验证机械能是否守恒 (2)起始点如果不清晰，也可从清晰点开始做计数点，这样纸带上打出的头两点间的距离是否为2mm就无关紧要了，所以只要后面的点迹清晰就可选用． 此种情况下最好用 验证机械能是否守恒。 mgh = mv 2 1 2 注2) . 数据的处理 数据处理：(选的起始点清晰的)在起始点标上0，(可在间隔数点?)以后依次取出记数点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…… 5．验证(机械能是否守恒) 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范围下ghn＝ ，则机械能守恒定律是正确的． 0 1 2 3 4 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：图象法．从纸带上选取多个点，测量从第一点到其余各点的下落高度h，并计算各点速度的平方v2，然后以 v2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据给出 v2—h图线．若在误差允许的范围内图象是一条过原点且斜率为g的直线，则验证了机械能守恒． Δh A B 注意事项 1、安装打点计时器时，必须使两纸带限位孔在同一竖直线上，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、（若起始点清晰）选用纸带时要挑选第一、二点间距接近2mm的点迹清晰且各点呈一条直线的纸带。 0 h v 2 1 2 图象法处理数据 gh = v 2 1 2 该图象的斜率表示什么？ 为什么图象通过原点？ 1、在验证机械能守恒定律的实验中： （1）除打点计时器、电源、重锤、纸带以外，在下面的测量仪器中，必需使用的是_______。 A、天平 B、弹簧秤 C、刻度尺 D、秒表 C （2）如果以 为纵轴，以h为横轴，由实验数据描出的图线是一条通过原点的直线，那么该直线的斜率等于______ h 大约为当地的重力加速度 2、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4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9.8m/s2，若重锤质量为1kg。 ①打点计时器打出B点时，重锤下落的速度vB= m/s，重锤的动能EkB= J。 1.175 0.69 ②从开始下落算起，打点计时器打B点时，重锤的重力势能减小量为 J。 ③根据纸带提供的数据，在误差允许的范围内，重锤从静止开始到打出B点的过程中，得到的结论是 。 机械能守恒 0.69 3.在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，质量m＝1.00 kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列点．如图5－5－3所示为选取的一条符合实验要求的纸带，O为第一个点(速度恰好为零)，每两个计数点之间还有四个点未画出，选连续的3个计数点A、B、C作为测量的点，如图所示，经测量知道A、B、C各点到O点的距离分别为50.50 cm、86.00 cm、130.50 cm.已知打点计时器每隔0.02 s打一次点，当地的重力加速度g＝9.80 m/s2.