高考物理新一轮复习 实验专题 验证机械能守恒定律课件.ppt

实验六验证机械能守恒定律 第五章机械能及其守恒定律 实验目的利用自由落体运动验证只有重力作用下的物体机械能守恒 实验原理在只有重力做功的自由落体运动中 分别求出做自由落体运动物体的重力势能的减少量和相应过程动能的增加量 若二者相等 说明机械能守恒 从而验证机械能守恒定律 实验器材铁架台 含铁夹 打点计时器 学生电源 纸带 复写纸 导线 毫米刻度尺 重物 带纸带夹 实验步骤1 安装置 按图将检查 调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上 接好电路 2 打纸带 将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提着纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方 先接通电源 后松开纸带 让重物带着纸带自由下落 更换纸带重复做3次 5次实验 误差分析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 ek稍小于重力势能的减少量 ep 即 ek ep 这属于系统误差 改进的办法是调整器材的安装 选用质量和密度较大的重物 尽可能地使阻力的影响相对减小 2 本实验的另一个误差来源于长度的测量 属偶然误差 减小误差的办法是测下落距离时都从o点量起 一次将各打点对应的下落高度测量完 或者多次测量取平均值 注意事项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 实验中 提纸带的手要保持不动 且保证纸带竖直 接通电源后 打点计时器工作稳定后再松开纸带 3 纸带长度选用60cm左右为宜 应选用点迹清晰的纸带进行测量 4 测下落高度时 要从第一个点测起 并且各点对应的下落高度要一次测量完 拓展创新1 物体的速度可以用光电计时器测量 消除纸带与限位孔的摩擦阻力带来的误差 2 用频闪照相进行验证 消除纸带受到的阻力 3 利用气垫导轨来设计该实验 以减小由于摩擦带来的误差 对实验原理和实验器材的考查 用如图所示装置可验证机械能守恒定律 轻绳两端系着质量相等的物体a b 物体b上放一金属片c 铁架台上固定一金属圆环 圆环处在物体b的正下方 系统静止时 金属片c与圆环间的高度为h 由此释放 系统开始运动 当物体b穿过圆环时 金属片c被搁置在圆环上 两光电门固定在铁架台p1 p2处 通过电子计时器可测出物体b通过p1 p2这段距离的时间 1 若测得p1 p2之间的距离为d 物体b通过这段距离的时间为t 则物体b刚穿过圆环后的速度v 2 若物体a b的质量均用m表示 金属片c的质量用m表示 重力加速度为g 该实验中验证了等式 成立 即可验证机械能守恒定律 3 本实验中的测量仪器除刻度尺 光电门 电子计时器外 还需要 天平 对数据处理和误差分析的考查 在 验证机械能守恒定律 的实验中 打点计时器所用电源频率为50hz 当地重力加速度的值为9 80m s2 测得所用重物的质量为1 00kg 甲 乙 丙三位学生分别用同一装置打出三条纸带 量出各纸带上第1 2两点间的距离分别为0 18cm 0 19cm和0 25cm 可见其中肯定有一个学生在操作上有错误 1 错误操作是 先放开纸带后接通电源 2 若按实验要求正确地选出纸带进行测量 量得连续三点a b c到第一个点o的距离如图所示 相邻计数点时间间隔为0 02s 那么 结果均保留两位有效数字 纸带的 端与重物相连 打点计时器打下计数点b时 重物的速度vb 在从起点o到打下计数点b的过程中重物重力势能的减少量是 ep 此过程中重物动能的增加量是 ek 左 0 98m s 0 49j 0 48j 通过计算 数值上 ep ek 填 或 这是因为 实验的结论是 实验中存在着阻力 在实验误差允许范围内 重物的机械能守恒 范例现要通过实验验证机械能守恒定律 实验装置如图所示 水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨 导轨上a点处有一带长方形遮光片的滑块 其总质量为m 左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的砝码相连 遮光片两条长边与导轨垂直 导轨上的b点有一光电门 可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t 用d表示a点到导轨底端c点的距离 h表示a与c的高度差 b表示遮光片的宽度 s表示a b两点间的距离 将遮光片通过光电门的平均速度看做滑块通过b点时的瞬时速度 用g表示重力加速度 完成下列填空和作图 2 多次改变光电门的位置 每次均令滑块自同一点 a点 下滑 测量相应的s与t值 结果如下