高中物理 第七章 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 机械守恒定律 第七章 第九节实验 验证机械能守恒定律 第七章 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 某同学利用重物自由下落来 验证机械能守恒定律 的实验装置如图甲所示 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 济南市高新实验中学2014 2015学年高一下学期期中 在 验证机械能守恒定律 实验中 打出的纸带如图所示 其中a b为打点计时器打下的第1 2个点 ab 2mm d e f为点迹清晰时连续打点的计时点 测得d e f到a的距离分别为s1 s2 s3 图中未画出 设打点计时器的打点频率为f 重物质量为m 实验地点重力加速度为g 一位学生想从纸带上验证打下a点到打下e点过程中 重物的机械能守恒 实验数据处理 邯郸市2013 2014学年高一下学期期末 用自由落体法验证机械能守恒定律的实验中 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 沈阳二中2014 2015学年高一下学期期中 在 验证机械能守恒定律 的一次实验中 质量m 1kg的重物自由下落 在纸带上打出一系列的点 如下图所示 相邻记时点时间间隔为0 02s 那么 结果保留2位有效数字 1 纸带的 端与重物相连 2 打点计时器打下计数点b时 物体的速度vb 3 从起点o到打下计数点b的过程中重力势能减少量是 ep 此过程中物体动能的增加量 ek 4 通过计算 数值上 ep ek 选填 或 这是因为 5 实验的结论是 答案 1 左 2 0 98m s 3 0 49j0 48j 4 实验中存在摩擦力和空气阻力 重物克服阻力做功损失机械能 5 在实验误差允许范围内机械能守恒 实验设计 科技活动小组成员利用暑假进行社会实践活动时 发现可以利用古代抛石机的模型来验证机械能守恒定律 其原理如图所示 图中o为转轴 a球固定于杆上且质量为ma b球放在勺形槽内且质量为mb 由静止释放轻杆后 可以逆时针转动 轻杆转到竖直位置时 b球被水平抛出 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 3 系统重力势能的减小量 ep ma mb gh mag h la mbg h lb mala mblb g 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