高中物理 第7章 第9节实验 验证机械能守恒定律课件 新人教版必修2.ppt

成才之路 物理 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 必修2 万有引力与航天 第七章 1 1 1集合的概念 第九节实验 验证机械能守恒定律 第七章 1 1 1集合的概念 你体验过公园里的翻滚过山车吗 过山车 呼啸着 奔驰着 紧张 惊险 刺激 其势能与动能相互转化 而总的机械能保持不变 忽略阻力 你想过吗 我们怎样通过实验来验证机械能守恒定律 验证机械能守恒定律 实验目的 在只有 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 实验原理 重力 守恒 mgh 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 交流4 6v 注意 重锤应选体积 质量 者 以减少空气阻力的影响 又因无需测其质量 所以本实验不用 实验器材 学生电源 较小 较大 天平 一 实验步骤1 按图 甲 装置竖直架稳打点计时器 并用导线将打点计时器接在4 6v交流电源上 2 将长约1m的纸带用小夹子固定在重物上后穿过打点计时器 用手提着纸带 使重物静止在靠近打点计时器的地方 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 换几条纸带 重复上面的实验 5 在取下的纸带中挑选第一 二两点间距离接近2mm且点迹清晰的纸带进行测量 先记下第一点0的位置 再任意取五个点1 2 3 4 5 用刻度尺测出距0点的相应距离 如图 乙 所示 6 计算出各点对应的瞬时速度v1 v2 v3 7 计算各点对应的势能减少量mghn并和动能增加量mv 2进行比较 三 注意事项1 应尽可能控制实验条件 即应满足机械能守恒的条件 这就要尽量减少各种阻力 采取的措施有 1 铁架台应竖直安装 可使纸带所受阻力减小 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 2 应先接通电源让打点计时器开始打点 再放开纸带让重锤下落 四 误差分析1 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 它使增加的动能小于减小的重力势能 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 选取的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2mm 则这两点间的时间间隔不到0 02s或阻力过大 实验原理及操作步骤 1 请指出实验装置中存在的明显错误 2 进行实验时 为保证重物下落时初速度为零 应 选填 a 或 b a 先接通电源 再释放纸带b 先释放纸带 再接通电源 3 根据打出的纸带 选取纸带上连续打出的1 2 3 4四个点如图乙所示 已测出点1 2 3 4到打出的第一个点o的距离分别为h1 h2 h3 h4 打点计时器的打点周期为t 若代入所测数据能满足表达式gh3 则可验证重物下落过程机械能守恒 用题目中已测出的物理量表示 解析 1 从图甲中的实验装置中发现 打点计时器接在了 直流电源 上 打点计时器的工作电源是 低压交流电源 因此 明显的错误是打点计时器不能接在 直流电源 上 2 为了使纸带上打下的第1个点是速度为零的初始点 应该先接通电源 让打点计时器正常工作后 再释放纸带 若先释放纸带 再接通电源 当打点计时器打点时 纸带已经下落 打下的第1个点的速度不为零 因此 为保证重物下落的初速度为零 应先接通电源 再释放纸带 在 验证机械能守恒定律 的实验中 下面列出一些实验步骤 a 用天平称出重物和夹子的重量b 把重物系在夹子上c 将纸带穿过计时器 上端用手提着 下端夹上系住重物的夹子 再把纸带向上拉 让夹子靠近打点计时器静止d 把打点计时器接在学生电源的交流输出端 把输出电压调至6v 电源不接通 e 把打点计时器固定在桌边的铁架台上 使两个限位孔在同一竖直线上f 在纸带上选取几个点 进行测量和记录数据g 用秒表测出重物下落时间h 接通电源 待计时器响声稳定后释放纸带i 切断电源j 更换纸带 重新进行两次 k 在三条纸带中选出较好的一条l 进行计算 得出结论 完成报告m 拆下导线 整理器材以上步骤中 不必要的有 正确步骤的合理顺序是 填写字母 答案 ag edbchijmkfl解析 只为了验证机械能守恒 没必要称量重物的质量 打点计时器本身就是计时仪器 不再需要秒表 实验数据处理 2 若实验中所用重物的质量m 1kg 打点纸带如图所示 打点时间间隔为0 02s 则记录b点时 重物速度vb m s 重物动能ek j 从开始下落起至b点时的重物的重力势能减少量是 j 由此可得出的结论是 g取9 8m s2 本小题数据保留三位有效数字 答案 1 打第一个点时重物的初速度为零2mm 2 0 590m s0 174j0 175j机械能守恒 3 c 鄂南 黄石 鄂州三校2013 2014学年高一下学期联考 某同学做验证机械能守恒定律实验时 不慎将一条挑选出的纸带一部分损坏 损坏的是前端部分 剩下的一段纸带上各相邻点间的距离已测出标在图中 单位是cm 打点计时器工作频率为50hz 重力加速度g取9 8m s2 1 重物在2点的速度v2 在5点的速度v5 此过程中动能增加量 ek 重力势能减少量 ep 由以上可得出实验结论 2 根据实验判断下列图中正确的图象是 其中 ek表示物体动能的变化量 h表示物体下落的高度 答案 1 1 50m s2 075m s1 03mj1 06mj在误差允许的范围内 机械能守恒 2 c 2 物体机械能守恒 应有物体减少的重力势能转化为增加的动能 即 ek mg h 可见物体增加的动能与下落的距离成正比 选项c正确 实验设计 1 要验证机械能守恒定律 首先需要测量ma mb及两球距o点的距离la lb 除此之外还需要测量的物理量有 a a球从释放运动到最低点的时间tb o离地面的高度hc b球落地点与o的水平距离xd 释放轻杆时a球的高度h0 2 下列减少实验误差的措施中 可行的有 a 开始释放时 让轻杆水平b 支架处地面与b球落地处地面要在同一水平面上c 杆的硬度尽量高d 在同一高度多次释放a球的前提下 取b球的平均落点 然后测量xe 尽量减小转轴o处的摩擦力f 尽量减小b球的质量 3 在轻杆从水平状态无初速释放的前提下 结合上述测定的物理量 可求系统重力势能的减少量为 动能的增加量为 比较二者的大小 便可验证机械能守恒 正常情况下会出现前者 填 大于 或 小于 后者 解析 1 实验中需要求出b球平抛的初速度vb 所以还需要测量h与x 故应选b c 2 为了减小实验误差 可行的选项为abcde 小刚同学用如图实验装置研究 机械能守恒定律 他进行了如下实验操作并测出如下数值 用天平测定小球的质量为0 50kg 用游标卡尺测出小球的直径为10 0mm 用刻度尺测出电磁铁下端到光电门的距离为82 05cm 电磁铁先通电 让小球吸在开始端 电磁铁断电后 小球自由下落 在小球经过光电门时间内 计时装置记下小球经过光电门所用时间为2 50 10 3s 由此可算得小球经过光电门的速度 计算得出小