精品课件：1.5.3实验 验证机械能守恒定律.pptx

1.5.3实验验证机械能守恒定律;;;机械能守恒定律;小球的摆动;;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，动能的增加量为mv2，看它们在实验误差允许的范围内是否相等，若相等则验证了机械能守恒定律．;2．速度的测量：做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度等于相邻两点间的平均速度vt＝计算打第n个点瞬时速度的方法是：测出第n个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vn＝或vn＝算出，如图实－2－1所示．;;本实验要不要测量物体的质量？;纸带上的第一个点为计时起点0（起始点的速度应该为零，即打点计时器在纸带上打下第一个点时纸带刚开始下落）。;可以回避起始点吗（即处理纸带时可以不用到起始点吗）?;如何测量物体的瞬时速度?;1．器材安装：如图实－2－2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，此时电源开关应为断开状态．;2．打纸带：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，用手竖直提起纸带，使重物停靠在打点计时器下方附近，应先接通电源，待计时器打点稳定后再松开纸带，让重物自由下落，打点计时器就在纸带上打出一系列的点．取下纸带，换上新的纸带重打几条(3条～5条)．;4．求瞬时速度

在第一个打点上标出O，并从稍靠后的某一点开始，以后每隔四个点依次标出1、2、3、4…并量出各点到位置O的距离h1、h2、h3、h4….用公式vn＝计算出各点对应的瞬时速度v1、v2、v3、v4….;5．守恒验证

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内，ghn＝则说明机械能守恒定律是正确的．

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)如果在实验误差允许的范围内，ghAB＝

则说明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???平方v2，然后以v2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出v2－h图线．;;1．本实验中因重物和纸带在下落过程中要克服各种阻力(空气阻力、打点计时器阻力)做功，故动能的增加量ΔEk稍小于重力势能的减少量ΔEp，即ΔEkΔEp，这属于系统误差．改进的办法是调整器材的安装，尽可能地减小阻力．;1．应尽可能控制实验条件，即应满足机械能守恒的条件，这就要求尽量减小各种阻力的影响，采取的措施有：

(1)安装打点计时器时，必须使两个限位孔的中线严格竖直，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．;5．速度不能用vn＝gtn或vn＝计算，因为只要认为加速度为g，机械能当然守恒，即相当于用机械能守恒定律验证机械能守恒定律，况且用vn＝gtn计算出的速度比实际值大，会得出机械能增加的错误结论，而因为摩擦阻力的影响，机械能应该减小，所以速度应从纸带上直接测量计算．同样的道理，重物下落的高度h，也只能用刻度尺直接测量，而不能用hn＝或hn＝计算得到．;误差来源;其他验证方法一：利用气垫导轨验证机械能守恒;其他验证方法二：利用频闪照片验证机械能守恒;1.为进行“验证机械能守恒定律”实验，有下列器材可选用：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，其中不必要的器材是___________________________;缺少的器材

是。;2.(多选)“验证牛顿第二定律”与“验证机械能守恒定律”这两个实验，它们的共同之处是（）

A．都要用打点计时器 B．都要用天平测质量

C．都要用刻度尺测位移 D．都要计算瞬时速度;4.在“验证机械能守恒定律”的实验中，需直接测量的物理量是（）

A．重物的质量

B．重力加速度

C．重物下落的高度

D．与下落高度对应的重物的瞬时速度;6.某学生在验证机械能守恒定律的实验中有如下操作步骤，试将合理的顺序步骤序号填在下面的线上：____________________．

A．断开电源，取下纸带，选出前两个点间距离