高三物理自主学习讲义第课时实验验证机械能守恒定律实验探究动能定理新人教版.doc

高三物理自主学习讲义（第30课时） 实验1 验证机械能守恒定律 实验2 探究动能定理 1．实验目的：验证机械能守恒定律 2．实验原理：在只有重力作用的自由落体运动中，物体的重力势能和动能可以互相转化，但总机械能守恒 方法1：若某一时刻物体下落的瞬时速度为v，下落高度为h，则应有：，借助打点计时器，测出重物某时刻的下落高度h和该时刻的瞬时速度v，即可验证机械能是否守恒，实验装置如图所示． 方法2：任意找两点A、B，分别测出两点的速度大小vA、vB以及两点之间的距离d．若物体的机械能守恒，应有△Ek=△Ep．测定第n点的瞬时速度的方法是：测出第n点的相邻前、后两段相等时间T内下落的距离xn和xn+1，由公式，或由 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．除了上述器材外，还必须有学生电源(交流4～6 V)． 4．实验步骤 （1）按方法2把打点计时器安装在铁架台上，用导线把打点计时器与学生电源连接好． （2）把纸带的一端在重锤上用夹子固定好，另一端穿过计时器限位孔，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，松开纸带，让重锤自由下落． （4）重复几次，得到3～5条打好点的纸带． （5）在打好点的纸带中挑选第一、二两点间的距离接近2 mm，且点迹清晰的一条纸带，在起始点标上0，以后各依次标1，2，3，……用刻度尺测出对应下落高度h1、h2、h3、…… （6）应用公式计算各点对应的即时速度v1、v2、v3、…… （7）计算各点对应的势能减少量mgh和动能的增加量，进行比较 5．注意事项 1）打点计时器安装时，必须使两纸带限位孔在同一竖直上，以减小摩擦阻力． 2）实验时，需保持提纸带的手不动，待接通电源、让打点计时器工作正常后才松开纸带让重锤下落，以保证第一个点是一个清晰的小点． 3）选用纸带时应尽量挑第一、二点间接近2 mm的纸带． 4）测量下落高度时，都必须从起始点算起，不能搞错，为了减小测量值h时的相对误差，选取的各个计数点要离起始点远一些，纸带也不宜过长，有效长度可在60 cm~80 cm以内． 5）因不需要知道动能和势能的具体数值，所以不需要测量重物的质量． 6．误差分析 测量长度时会存在偶然误差，所以测长度时要多测几次，取平均值即可减小此误差．2）由于本实验中有纸带与限位孔间的摩擦力(主要因素)和空气阻力(次要因素)的影响，这是系统误差，它使增加的动能少于减小的重力势能，要减小影响，采用增加重锤质量的办法，因为当重锤的重力远大于阻力时，可忽略阻力的影响． 3）为了减小相对误差，选取有计数点最好离第一个点远一些· 4）若第一、第二两点间的距离小于2 mm，则这两点间的时间间隔不到002 s或阻力过大． 在“验证机械能守恒定律”的实验中下列物理量中要用工具测量的有通过计算得到的物理量有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的瞬时速度在做“验证机械能守恒定律”的实验中，有同学按以下步骤进行实验操作A．用天平称出重锤和夹子的质量 B．固定好打点计时器，将连着重锤的纸带穿过限位孔，用手·提住，且让手尽量靠近打点计时器 C．松开纸带，接通电源，开始打点．并如此重复多次，以得到几条打点纸带 D．取下纸带，挑选点迹清晰的纸带，记下起始点0，在距离0点较近处选择几个连续计数点(或计时点)，并计算出各点的速度值 E．测出各点到0点的距离，即得到重锤下落高度 F．计算出mgh和，看两者是否相等 在以上步骤中，不必要的步骤是；有错误或不妥的步骤是 (填写代表字母)；更正情况是：3．图中甲、乙两图都是用来“验证机械能守恒定律”的置示意图，已知该打点计时器的打点频率为50 Hz． 为打出的第一个点，标为1，后面依次一系列点迹分别标为2、3、4、5经测量，第1、2两距离小于1 mm．对此小张和小李两位同学展开了讨张同学认为：由自由落体运动可知，纸带如从静止开始则1、2两点间的距离应接近2 mm，这样的纸带不能用实验数据的处理；小李同学认为：纸带上1、2两点间两人的观点是否正确?；纸带上1、2两点间的距离远小于2 mm的主要原因是：如果以为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的一h图线是，该线的斜率是4．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，查得当地的力加速度g9.80 m/s2．若打出的纸带前段清楚，但从A～E却是清楚的，数据如图示，单位是，你能据此验证重物下落过程中机械能是否守恒吗?要求：简述判断方法；写出运算过程；得出结论；算出A点是第几个点．．在验证机械能守恒定律的实验中，质量为的重