专题四试验验证机械能守恒定律.ppt

总结 1，纸带的选取：从打出的纸带中挑选出第一、二点间距离接近2 mm，且点迹清晰的一条纸带； 2，瞬时速度的计算：用公式 计算2、3、4各点对应的瞬时速度；计算重力势能减少量mghn和动能增加量 ，进行比较，得出结论． 3，分析造成重力势能的减少量大于动能的增加量的原因； 4，比较例2和题型训练2哪种装置实验效果更理想。 * 专题四实验：验证机械能守恒定律 1．实验目的 验证机械能守恒定律 2．实验原理 只有重力做功的情况下，物体的重力势能和动能可以相互转化，但总的机械能守恒，利用仪器记录下物体自由下落的高度h及计算出瞬时的速度v，从而验证物体在自由下落过程中，重力势能减少量ΔEp＝mgh与物体动能的增加量 相等 。 物体做自由落体运动时，只受重力的作用，机械能守恒．即物体重力势能的减少等于动能的增加，设物体质量为m，利用打点计时器在纸带上记录下物体自由下落的高度h，计算出瞬时速度v，则重力势能的减少量ΔEp＝mgh， 动能的增加量ΔEk＝ mv2，比较ΔEp和ΔEk在误差允许的范围内是否相等，从而验证机械能守恒定律． 3．实验器材 铁架台(带铁夹)，打点计时器，重锤(带纸带夹子)，纸带数条，复写纸片，导线，毫米刻度尺，学生电源(交流4～6 V)． 4．实验步骤与数据处理 (1)如下图所示，把打点计时器安装好，连接好电路； (2)将纸带穿过打点计时器，纸带下端用夹子与重物(钩码或另选用重锤)相连，手提纸带上端使重物静止在靠近打点计时器的地方，保持纸带竖直； (3)接通电源，松开纸带，让重物自由下落，计时器就在纸带上打下一系列的点； (4)更换纸带，重复实验几次，从打出的纸带中挑出第一、二点间距离接近2 mm，且点迹清晰的一条纸带，如下图所示； (5)在所选纸带的第一个点迹旁标上0，然后在纸带上选取五个连续点标上1、2、3、4、5，用刻度尺量出各点到0点的距离h1、h2、h3、h4、h5； (6)用公式 计算2、3、4各点对应的瞬时速度； (7)计算2、3、4各点对应的重力势能减少量mghn和动能增加量 ，进行比较，得出结论． 5．误差分析及减少误差的做法 (1)由于测长度带来的误差属于偶然误差，减少误差的方法一是测距离都应从0点量起，二是多测几次取平均值． (2)实际上重物和纸带下落过程中要克服阻力(主要是打点计时器的阻力)做功，故动能的增加量ΔEk必定稍小于重力势能的减少量ΔEp，这是属于系统误差． 为了减小空气阻力和纸带所受阻力的影响，选择的重物应密度较大，安装打点计时器应保持两限位孔在同一条竖直线上或选用电火花计时器． 题型一　 纸带数据处理探究机械能是否守恒 纸带数据处理的关键是求出重物下落的高度h和到达某点的瞬时速度vn，h为某点到起始点O的距离，n点的速度等于(n－1)点和(n＋1)点之间的平均速度． 　在“验证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器所用的电源的频率为50 Hz，查得当地的重力加速度g＝9.80 m/s2，测得所用的重物质量为1.00 kg.实验中得到一条点迹清晰的纸带(如下图所示)，把第一个点记为O，另选连续的4个点A、B、C、D作为测量的点，经测量知道A、B、C、D各点到O点的距离分别为62.99 cm,70.18 cm,77.76 cm，85.73 cm.根据以上数据，可知重物由O点运动到C点，重力势能的减少量等于________J，动能的增加量等于_______J(取3位有效数字)，由此说明 解析：由题意知重物由O点运动至C点，下落的高度为hC＝OC，hC＝77.76 cm＝0.7776 m 所以，重力势能的减少量ΔEp为： ΔEp＝mghC＝1.00 ×9.80 ×0.7776 J≈7.62 J 重物经过C点的瞬时速度vC可由下式求出： 答案：7.62 J; 7.57 J　在误差允许的范围内机械能守恒 ≈7.57 J. 题型训练 1．在用自由落体运动验证机械能守恒定律时，某同学按照正确的操作得到如下图所示的纸带．其中O是起始点，A、B、C是打点计时器连续打下的3个点，该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C各点的距离，并记录在图中(单位：cm)．已知接打点计时器的电源的频率为50 Hz，重的有质量为1 kg，当地的重力加速度g＝9.8 m/s2. (1)这三个数据中不符合有效数字读数要求的是________段，应记作__________cm. (2)该同学用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒，先计算