山东省冠县武训高级中学高三物理总复习 验证机械能守恒定律课件.ppt

5 5验证机械能守恒定律 高三总复习必修2 1 实验目的 验证机械能守恒定律 2 实验器材与实验装置铁架台 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 实验装置如图 打点计时器 纸带 重物 铁架台 不需天平 无需测重物质量 3 实验原理 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 方法一 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 1 安装置 按图2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 四 实验步骤 3 选纸带 分两种情况说明 1 应选点迹清晰 且1 2两点间距离小于或接近2mm的纸带 若1 2两点间的距离大于2mm 这是由于先释放纸带 后接通电源造成的 这样 第1个点就不是运动的起始点了 这样的纸带不能选 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 5次实验 四 实验步骤 1 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 尽可能地减小阻力 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 3 打点计时器产生的误差 1 由于交流电周期的变化 引起打点时间间隔变化而产生误差 2 读数点选择不好 振动片振动不均匀 纸带放置方法不正确引起摩擦 造成实验误差 五 误差分析 2010 安徽理综 利用图示装置进行验证机械能守恒定律实验时 需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h 某班同学利用实验得到的纸带 设计了以下四种测量方案 以上方案中只有一种正确 正确的是 填入相应的字母 用刻度尺测出物体下落的高度h 并测出下落时间t 通过v gt计算出瞬时速度v 用刻度尺测出物体下落的高度h 并通过v2 2gh计算出瞬时速度v 根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度 等于这点前后相邻两点间的平均速度 测算出瞬时速度v 并通过h v2 2g计算出高度h 用刻度尺测出物体下落的高度h 根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度 等于这点前后相邻两点间的平均速度 测算出瞬时速度v d 例2 2009年天津卷 如图6所示 将打点计时器固定在铁架台上 使重物带动纸带从静止开始自由下落 利用此装置可以测定重力加速度 所需器材有打点计时器 带导线 纸带 复写纸 带铁夹的铁架台和带夹子的重物 此外还需 填字母代号 中的器材 a 直流电源 天平及砝码b 直流电源 毫米刻度尺c 交流电源 天平及砝码d 交流电源 毫米刻度尺 通过作图象的方法可以剔除偶然误差较大的数据 提高实验的准确程度 为使图线的斜率等于重力加速度 除作v t图象外 还可作图象 其纵轴表示的是 横轴表示的是 d 速度平方的一半 重物下落的高度 2008年全国卷 如图所示 两个质量各为m1和m2的小物块a和b 分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端 已知m1 m2 现要利用此装置验证机械能守恒定律 1 若选定物块a从静止开始下落的过程进行测量 则需要测量的物理量有 在横线上填入选项前的编号 物块的质量m1 m2 物块a下落的距离及下落这段距离所用的时间 物块b上升的距离及上升这段距离所用的时间 绳子的长度 或 2 为提高实验结果的准确程度 某小组同学对此实验提出以下建议 绳的质量要轻 在 轻质绳 的前提下 绳子越长越好 尽量保证物块只沿竖直方向运动 不要摇晃 两个物块的质量之差要尽可能小 以上建议中确实对提高准确程度有作用的是 在横线上填入选项前的编号 3 写出一条上面没有提到的对提高实验结果准确程度有益的建议 2008年全国卷 如图所示 两个质量各为m1和m2的小物块a和b 分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端 已知m1 m2 现要利用此装置验证机械能守恒定律 选取受力后相对伸长尽量小的绳 对同一高度进行多次测量取平均值 例 在用自由落体运动验证机械能守恒定律时 某同学按照正确的操作选得纸带如图4所示 其中o点是起始点 a b c是打点计时器连续打下的三个点 该同学用毫米刻度尺测量o点到a b c各点的距离 并记录在图中 单位cm 已知打点计时器电源频率为50hz 重物质量为m 当地重力加速度g 9 80m s2 1 这三组数据中不符合有效数字读数要求的是 2 该同学用重物在ob段的运动来验证机械能守恒定律 先计算出该段重物重力势能的减小量为 接着从打点计时器打下的第一个点o数起 数到图中b点是打点计时器打下的第9个点 他用vb gt计算跟b点对应的物体的瞬时速度 得到动能的增加量为 均