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第九节 实验 验证机械能守恒定律 思考 1 什么叫做机械能守恒定律 2 机械能守恒的条件是什么 3 自由落体运动中机械能是不是守恒 4 我们要想推导出机械能守恒定律在自由落体中的具体表达式 可以根据什么来进行推导呢 本实验中的具体表达式 质量为m的物体从o点自由下落 以地作零重力势能面 下落过程中任意两点a和b的机械能分别为 如果忽略空气阻力 物体下落过程中的机械能守恒 于是有上式亦可写成该式左边表示物体由a到b过程中动能的增加 右边表示物体由a到b过程中重力势能的减少 等式说明 物体重力势能的减少等于动能的增加 思考 1 重物选取的原则是什么 为什么 2 实验中还有哪些应该注意的地方 3 实验中的误差主要来源于哪里 4 过程开始和终结位置是怎样选择的 5 在实验中是不是要先进行测量重物的质量呢 求某点的瞬时速度v 根据做匀加速运动的物体在某一段时间t内的平均速度等于该时间中间时刻的瞬时速度可求出某点的瞬时速度v 1 把打点计时器安装在铁架台上 用导线将学生电源和打点计时器接好 2 把纸带的一端用夹子固定在重锤上 另一端穿过打点计时器的限位孔 用手竖直提起纸带 使重锤停靠在打点计时器附近 3 接通电源 待计时器打点稳定后再松开纸带 让重锤自由下落 打点计时器应该在纸带上打出一系列的点 4 重复上一步的过程 打三到五条纸带 5 选择一条点迹清晰且第l 2点间距离接近2mm的纸带 在起始点标上0 以后各点依次为1 2 3 用刻度尺测量对应下落的高度h1 h2 h3 记人表格中 6 用公式vn hn 1 hn 1 2t 计算出各点的瞬时速度v1 v2 v3 并记录在表格中 7 计算各点的重力势能的减少量mgh 和动能的增加量1 2mvn2 并进行比较 看是否相等 将数值填人表格内 实验中注意的问题 1 重物选取的原则是密度比较大 质量相对比较大 可以减小因为空气阻力带来的误差 2 计时器要稳定在铁架台上 计时器平面与纸带限位孔调整在竖直方向 铁架台放在桌边 计时器距地面的距离大约是1m 3 过程开始和终结位置的选择实验用的纸带一般小于1m 从起始点开始大约能打出20个左右的计数点 终结位置的点可以选择倒数第一个点或者倒数第二个点 从这一个点向前数4 6个点当开始的点 练习 某次 验证机械能守恒定律 的实验中 用6v 50hz的打点计时器打出的一条无漏点的纸带 如图4所示 o点为重锤下落的起点 选取的计数点为a b c d 各计数点到o点的长度已在图上标出 单位为毫米 重力加速度取9 8m s2 若重锤质量为1kg 打点计时器打出b点时 重锤下落的速度vb m s 重锤的动能ekb j 从开始下落算起 打点计时器打b点时 重锤的重力势能减小量为j 根据纸带提供的数据 在误差允许的范围内 重锤从静止开始到打出b点的过程中 得到的结论是 参考答案 1 175 0 69
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