高考物理总复习 第6讲 实验：验证机械能守恒定律课件 新人教版必修2.ppt

重力 机械能 mgh 误差 打点计时器 刻度尺 思考在计算n点的速度时 能否可以利用vn gnt计算求得 提示 若利用公式vn gnt计算第n点的瞬时速度 说明物体下落的加速度为g 在此前提下机械能一定守恒 不需实验验证 所以本实验需要的物体在某一时刻的实际速度 应由纸带上的数据求解 而不是利用公式vn gnt计算求得 四 实验步骤1 测质量 用天平测出重物的质量m 也可不测 2 安装置 按右图将检查 调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上 接好电路 先接通电源 略小于或接近 五 实验改进1 物体的速度可以用光电计时器测量 以减小由于测量和计算带来的误差 2 整个实验装置可以放在真空的环境中操作 如用牛顿管和频闪照相进行验证 以消除由于空气阻力作用而带来的误差 3 可以利用气垫导轨来设计该实验 以减小由于摩擦带来的误差 六 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 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 七 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 这就要求尽量减小各种阻力的影响 采取的措施有 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 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 1 为完成此实验 除了所给的器材 还需要的器材有 填入正确选项前的字母 a 米尺b 秒表c 0 12v的直流电源d 0 12v的交流电源 2 实验中误差产生的原因有 写出两个原因 尝试解答 1 打点计时器使用的电源为交流电源 故应选取0 12v的交流电源 d正确 利用米尺测量纸带上各点间的距离 a正确 本实验中利用打点计时器作为计时工具 所以不需要秒表 b错误 2 实验误差的来源主要是由于纸带在下滑的过程中需要克服摩擦力做功 以及用米尺测量数据时读数有误差 答案 1 ad 2 纸带和打点计时器之间有摩擦 用米尺测量纸带上点的位置时读数有误差 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 重物动能ek 从开始下落起至b点时重物的重力势能减少量是 由此可得出的结论是 答案 1 打第一个点时重物的初速度为零2mm 2 0 59m s0 17j0 17j机械能守恒 3 c 对应学生用书p107 创新实验设计 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 结果如下表所示 对应学生用书p107 1 2012 泰州检测 下列关于 验证机械能守恒定律 实验的实验误差的说法中 正确的是 a 重物质量的称量不准会造成较大误差b 重物质量选用得大些 有利于减小误差c 重物质量选用得较小些 有利于减小误差d 纸带下落和打点不同步会造成较大误差 2 2012 重庆渝中 某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律 频闪仪每隔0 05s闪光一次 右图中所标数据为实际距离 该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表 当地重力加速度取9 8m s2 小球质量m 0 2kg 结果保留三位有效数字 1 由频闪照片上的数据计算t5时刻小球的速度v5 m s 2 从t2到t5时间内 重力势能增加量 ep j 动能减少量 ek j 3 在误差允许的范围内 若 ep与 ek近似相等 从而验证了机械能守恒定律 由上述计算得 ep ek 填 或 造成这种结果的主要原因是 3 2012 浙江温州 某实验小组利用如下图所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒 1 如右图所示 用游标卡尺测得遮光条的宽度d cm 实验时将滑块从图示位置由静止释放 由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间 t 1 35 10 2s 则滑块经过光电门时的瞬时速度为 m s 在本次实验中还需要测量的物理量有 钩码的质量m 滑块的质量m和 文字说明并用相应的字母表示 2 在这个过程中系统减少的重力势能为 系统增加的动能为 只要两者在误差允许范围内相等 即可验证机械能守恒 用测量的物理量字母表示 4 2012 江门市测试 验证机械能守恒定律 某同学按照正确的操作选的纸带如下图 其中o是起始点 a b c是打点计时器连续打下的3个点 该同学用毫米刻度尺测量o到a b c各点的距离 并记录在图中 单位 cm 答案 1 h3 oc或15 7均可 15 70 2 纸带通过打点计时器时的摩擦力大于 3 过原点的倾斜直线重力加速度 5 验证机械能守恒定律 的实验可以采用下图所示的甲或乙方案来进行 1 比较这两种方案 选填 甲 或 乙 方案好些 理由是 2 图丙是该实验中得到的一条纸带 测得每两个计数点间的距离如图所示 已知每两个计数点之间的时间间隔t 0 1s 物体运动的加速度a 该纸带是采用 选填 甲 或 乙 实验方案得到的 简要写出判断依据 3 如下图丁是采用甲方案得到的一条纸带 在计算图中n点速度时 几位同学分别用下列不同的方法进行 其中正确的是 解析 1 机械能守恒的前提是只有重力做功 实际操作的方案中应该使摩擦力越小越好 所以甲方案好 2 处理纸带数据时 为减小误差一般采用逐差法 得a 4 8m s2 4 7m s2 4 9m s2均可 该纸带是