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第七章 机械能及其守恒定律 7.9 验证机械能守恒定律 澄海中学 杨锐胜 选择思路: 第一：要有机械能的转化,且只有重力做功 第二：阻力影响较小， 第三：器材简单，容易筹备。 1. 1.选择什么实验现象验证机械能守恒定律 实验目的：验证机械能守恒定律 一 实 验 目 的 沿光滑斜面下滑 平抛运动 自由落体运动 小球在竖 直面摆动 h A B 常 见 机 械 能 守 恒 的 例 子 研究在自由落体运动中： ？ 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 原 理 1、该实验中选取纸带应注意：第一点O为计 时起点，O点的速度应为零。怎样判别呢？ 2、如何测量瞬时速度 3、是否需要测量重物的质量？ 重物是否可以随意选择？ 4、在架设打点计时器时应注意什么？为什 么？ 打点计时器要竖直架稳，使其两限位孔在同 一竖直平面内，尽量减少摩擦阻力 思 考 器材备注 器材备注 铁架台重锤（木质） 电火花计时器重锤（金属） 墨片纸带 天平mm刻度尺 夹子cm刻度尺 三 实 验 器 材 思 考 在验证机械能守恒定律时，是否可以 选用下面的公式来计算n点的瞬时速度？为 什么？ h5 h4 h3 h2 四 实 验 结 论 动能的增加量略小于势能的减少量 为什么呢？ 空气阻力、纸带与打点计时器间的摩 擦、读数等带来的误差 结论： 在误差允许的范围内，动能的增加量 等于势能的减少量，即机械能守恒 重 力 加 速 度 的 测 定 方 法 设 计 性 实 验 在验证机械能守恒时，也可以用下面 的实验进行验证 实 验 验证验证“ “机械能守恒定律机械能守恒定律” ”的实验采用重物自由下落的实验采用重物自由下落 的方法：的方法： (1)(1)用公式用公式 时对纸带上起点的要求是时对纸带上起点的要求是 ；为此目的，所选择的纸带第一、二两点间距应；为此目的，所选择的纸带第一、二两点间距应 接近接近 . . (2)(2)若实验中所用重锤质量若实验中所用重锤质量m=1kgm=1kg，打点纸带如下，打点纸带如下 图所示，打点时间间隔为图所示，打点时间间隔为0.02s0.02s，则记录，则记录B B点时，重点时，重 锤的速度锤的速度v v B B = = ，重锤动能，重锤动能E E k kB B = = . .从从 开始下落起至开始下落起至B B点，重锤的重力势能减少量是点，重锤的重力势能减少量是 ，因此可得出的结论是，因此可得出的结论是 . . 初速度等于零 2mm 0.590m/s 0.174J 0.176J (3)(3)根据纸带算出相关各点的速度根据纸带算出相关各点的速度v v，量出下落距离，量出下落距离h h ，则以，则以v v 2 2 /2/2为纵轴，以为纵轴，以h h为横轴画出的图线应是如下为横轴画出的图线应是如下 图中的图中的 . .图线的斜率表示图线的斜率表示 . .C 重力加速度g 解：(1)小球运动至最高点C过程中机械能守恒, 取轨道最低点作为参考平面，根据机械能守恒 定律，有 解得： (2)小球在C点的受力情况如图所示，向心力由 重力和轨道对小球的作用力的 合力提供，由牛顿第二定律得： 作业讲评：创新方案P96-9 解得 由牛顿第三定律可知小球对轨道的压力为小球 重力的1.25倍 (3)小球从C点开始做平抛运动，由 得： (4)由于小球沿轨道运动及做平抛运动的整个过 程机械能守恒，所以落地时速度大小等于v0即 5m/s 5. 5. 如图，一根绳子绕过高如图，一根绳子绕过高4m4m的滑轮（大小、摩擦的滑轮（大小、摩擦 均不计），绳的一端拴一质量为均不计），绳的一端拴一质量为10kg10kg的物体，另的物体，另 一侧沿竖直方向的绳被人拉住若人拉住绳子前进一侧沿竖直方向的绳被人拉住若人拉住绳子前进 3m3m，使物体匀速上升，则人拉绳所做的功为，使物体匀速上升，则人拉绳所做的功为( ( ) ) A A500J