__验证机械能守恒定律.ppt

验证机械能守恒定律 复习回顾 1 什么叫机械能守恒 2 机械能守恒的条件是什么 3 自由落体运动的物体 机械能守恒吗 质量为m的物体从O点自由下落 以地面为零参考面 经过A B两点的速度分别为VA和VB A B两点距地面的高度分别为hA hB 4 如何推导机械能守恒的表达式 本实验借助 实验目的 验证机械能守恒定律 自由落体运动 实验原理 在自由落体运动中 若物体下落高度h时的速度为v 则 实验原理 要证明上式是否成立 需要测量哪些物理量 如何测量这些物理量 测量这些物理量 需要哪些器材 实验器材 重物 打点计时器 纸带 交流电源 铁架台 夹子 毫米刻度尺 实验步骤与操作 1 选择重物时 选轻一点的好还是重一点的好 为什么 我们要求重物作自由落体运动 而阻力是不可避免地存在的 为了减少阻力对实验的影响 应采用密度较大的重物 实验步骤与操作 2 安装打点计时器时 应注意什么问题 计时器平面与纸带限位孔调整在竖直方向 计时器要稳定在铁架台上 并将计时器伸出桌外 3 这样做的目的是什么 减小纸带与限位孔的摩擦带来的实验误差 保证重物有足够的下落空间 以便在纸带上能够打出较多的点 有利于进行计算 实验步骤与操作 4 实验时 接通电源和释放纸带的顺序怎样 先通电源 再释放纸带 5 释放纸带时应注意什么问题 释放重物前 重物应靠近打点计时器 以便能打出较多的点 拉稳纸带的上端 确保重物由静止释放 按如下实验步骤进行实验 1 按照课本所示装置安装打点计时器2 将纸带穿过计时器 下端与重物相连3 接通电源 待计时器工作稳定后释放纸带4 及时切断电源 取下纸带 标上纸带号5 更换纸带 重复以上步骤6 整理器材 使器材复位 实验步骤与操作 问题1 本实验要不要测量物体的质量 无需测量物体的质量 如果实验要求计算势能和动能的具体数据 那就必须要知道物体的质量 问题2 纸带上的第一个点为计时起点0 起始点的速度应该为零 即打点计时器在纸带上打下第一个点时纸带刚开始下落 起始点 对于实际获得的纸带 如何判定纸带上的第一个点就是纸带刚开始下落时打下的呢 纸带上的头两个点间的距离应接近2mm 思考 可以回避起始点吗 即处理纸带时可以不用到起始点吗 我们可以选取A B两点 比较它们的机械能EA和EB 若以点B为零势能点 则有 EKA mg h EKB 数据处理 我们可以选取7 13两点 比较它们的机械能E7和E13 以点13为零势能参考点 则有 EK7 mgh EK13 验证 计时器打下的第一个点作为起始点 适当大距离后选一个点作终点 数据处理 注意 必须保证纸带上的第一个点迹清晰 且是放手时打下的第一个点 数据处理 通过本实验 我们可以得到的结论是 图象法处理数据 该图象的斜率表示什么 为什么图象通过原点 误差分析 因重物下落中要克服阻力做功 实验的动能增加量必定稍小于重力势能减少量 辨析 计算物体的速度 可有三种方法 第1种方法是根据机械能守恒定律得到的 而我们的目的就是验证机械能守恒定律 所以不能用第2种方法认为加速度为g 由于各种摩擦阻力不可避免 所以实际加速度必将小于g 这样将得到机械能增加的结论 有阻力作用机械能应该是减少的 故这种方法也不能用 例1 验证牛顿第二定律 及 验证机械能守恒定律 这两个实验 它们的共同之处是 A 都要用打点计时器B 都要用天平测质量C 都要用刻度尺测位移D 都要计算瞬时速度 AC 练习1 在 验证机械能守恒定律 的实验中 需直接测量的物理量是 A 重物的质量B 重力加速度C 重物下落的高度D 与下落高度对应的重物的瞬时速度 C 例2 在 验证机械能守恒定律 的实验中 下列操作正确的是 A 先释放重物 后接通电源B 用秒表测量重物下落的时间C 打完一条纸带后 立即切断电源D 每打完一条纸带 活动复写纸位置 CD 练习2 在验证机械能守恒定律的实验中要用到的器材和测量仪器有 A 打点计时器B 低压交流电源C 秒表D 重锤E 铁架台和复夹F 纸带G 刻度尺H 天平 ABDEFG 例3 某学生在验证机械能守恒定律的实验中有如下操作步骤 试按合理的顺序步骤序号填在下面的线上 A 断开电源 取下纸带 选出前两个点间距离接近2mm的纸带 B 把纸带固定在重锤上 C 将纸带穿过打点计时器 并把纸带上提使重锤停在靠近打点计时器的地方 D 把打点计时器固定在放于桌边的铁架台上 并与低压交流电源相连接 E 接通电源 同时释放纸带 F 求出重锤重力势能的减少量 EP和动能的增加量 EK 比较 EP和 EK得出实验结论 G 用刻度尺量出所选取的计数点到打下的第一个点0之间的距离 DBCEAGF 练习 在重锤带动纸带自由下落 用打点计时器验证机械能守恒的实验时 打点计时器打出的纸带如下图所示 重锤的质量用m表示 根据纸带上的数据 重锤在B点的动能是 重锤在E点的动能是 在上述过程中 重锤重力势能变化是 记数点A B C F均为相邻的打点 2 47m J 3 94m J 1 48m J 练习 在验证机械能守恒定律时 将重物自由下落 纸带记录如图所示 计算结果取2位有效数字 T 0 02s图中纸带左端为与重物相连端 0点为重物静止时所记录的点 ABC三个记数点为打点计时之点 则重物下落hB距离时 其速度VB可用计算式VB 进行计算 根据图示