粤教版必修2 验证机械能守恒定律 课件（27张）.pptx

验证机械能守恒定律 一 实验原理在只有重力对物体做功的过程 比较物体重力势能的变化量与动能变化量 若满足 ep减 ek增 则说明机械能守恒 二 在自由落体运动中验证机械能守恒定律1 原理让物体自由下落 忽略阻力情况下物体的机械能守恒 有两种方案验证物体的机械能守恒 2 实验器材铁架台 带铁夹 电磁打点计时器 重物 带夹子 纸带 复写纸 导线 低压 电源 4 6v 方案二 测出物体下落高度h过程的初 末时刻的速度v1 v2 若关系式 mgh成立 则物体的机械能守恒 mgh 毫米 刻度尺 交流 3 实验步骤 1 安装置 按图将检查 调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上 接好电路 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 后 让重物带着纸带自由下落 更换纸带重复做3 5次实验 3 选纸带 选取点迹较为清晰且有两点间的距离约为2mm的纸带 把纸带上打出的两点间的距离为2mm的第一个点作为起始点 记作0 在距离0点较远处再依次选出计数点1 2 3 4 测距离 用刻度尺测出0点到1 2 3 的距离 即为对应下落的高度h1 h2 h3 接通电源 接通电源 过原点且斜率为g的直线 5 误差分析重物下落要克服阻力做功 因此减小的重力势能略大于增加的动能 6 注意事项 1 尽量减小各种阻力的影响 采取的措施有 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 应选用质量和密度较大的重物 以减小空气阻力的影响 2 实验中 提纸带的手要保持不动 且保证纸带竖直 接通电源后 等打点计时器工作稳定再松开纸带 三 利用摆球与dislab系统验证机械能守恒定律1 实验原理 2 实验步骤 1 在铁架台上端用铁架悬挂一个摆球 2 在方格纸上确定4至5个点作为测量点 并测出各点相对于d点的高度h 3 分别安装光电传感器 并使之与数据采集器相连接 4 让小球从某一高度向下摆动 通过光电计时器得到小球通过各点的速度 5 分别测定摆球在摆动过程中任意时刻的动能和重力势能 研究每一个测量点的机械能的总量是否相等 3 误差分析 1 本实验中小球在运动过程中受到阻力作用 引起实验中动能的增加量小于重力势能的减小量 2 光电传感器的灵敏度对实验结果也有影响 4 注意事项 1 小球运动时 应使其轨迹在同一竖直面内 避免做圆锥摆运动 2 调整带方格纸的木板 应使其竖线在竖直方向上 3 为准确测定小球在各位置的瞬时速度 可在小球下部安置一块挡光片 并确保挡光片在竖直面内 实验原理及基本操作 例1 在利用自由落体运动 验证机械能守恒定律 的实验中 电源的频率为50hz 依次打出的点为0 1 2 3 4 n 则 1 如用第2点到第6点之间的纸带来验证 必须直接测量的物理量为 必须计算出的物理量为 验证的表达式为 2 下列实验步骤操作合理的排列顺序是 填写步骤前面的字母 a 将打点计时器竖直安装在铁架台上 b 先接通电源 再松开纸带 让重物自由下落 c 取下纸带 更换新纸带 或将纸带翻个面 重新做实验 d 将重物固定在纸带的一端 让纸带穿过打点计时器 用手提着纸带 e 选择一条纸带 用刻度尺测出重物下落的高度h1 h2 h3 hn 计算出对应的瞬时速度v1 v2 v3 vn a 打点计时器打第一个点0时 重物的速度为零b hn是计数点n到起始点0的距离c 必须测量重物的质量d 用vn gtn计算vn时 tn n 1 t t为打点周期 答案ab 数据处理及误差分析 图1 1 关于上述实验 下列说法中正确的是 a 重物最好选择密度较小的木块b 重物的质量可以不测量c 实验中应先接通电源 后释放纸带 2 如图乙是该实验小组打出的一条点迹清晰的纸带 纸带上的o点是起始点 选取纸带上连续的点a b c d e f作为计数点 并测出各计数点到o点的距离依次为27 94cm 32 78cm 38 02cm 43 65cm 49 66cm 56 07cm 已知打点计时器所用的电源是50hz的交流电 重物的质量为0 5kg 则从计时器打下点o到打下点d的过程中 重物减小的重力势能 ep j 重物增加的动能 ek j 两者不完全相等的原因可能是 重力加速度g取9 8m s2 计算结果保留三位有效数字 3 实验小组的同学又正确计算出图乙中打下计数点a b c d e f各点的瞬时速度v 以各计数点到a点的距离h 为横轴 v2为纵轴作出图象 如图丙所示 根据作出的图线 能粗略验证自由下落的物体机械能守恒的依据是 答案 1 bc 2 2 142 12重物下落过程中受到阻力作用 3 图象的斜率等于19 52m s2 约为重力加速度g的两倍 故能验证 针对训练2 某同学用如图2甲所示的装置验证机械能守恒定律 图2 1 安装打点计时器时 纸带的两个限位孔必须处在同一 线上 2 接通电源 让打点计时器正常工作后 松开 3 将纸带上打出的第一个点记为0 并在离0点较远的任意点依次选取几个连续的点 分别记为1 2 3 量出各点与0点的距离h 算出各点对应的速度 分别记为v1至v6 数据如下表 表中有一数据有较大误差 代表符号为 4 修正数据后 该同学计算出各点对应速度的平方值 并作出v2 h图象 如图乙所示 若得出的直线斜率为k 则可测出重力加速度g 与真实值相比 测出的g值 选填 偏小 或 偏大 解析 1 根据本实验要求可知 安装打点计时器时 纸带的两个限位孔必须处在同一竖直线上 2 接通电源 让打点计时器正常工作后 松开纸带 让纸带和重物一起做自由落体运动 3 根据 v g t知 相邻记数点间的 v一定相等 所以v3数据误差较大 用摆球与dislab系统验证机械能守恒定律 例3 某同学研究小球摆动过程中机械能守恒 他用的dis的装置如图3 a 所示 在实验中 选择以图象方式显示实验的结果 所显示的dis图象如图 b 所示 图象的横轴表示小球距d点的高度h 纵横表示摆球的重力势能ep 动能ek或机械能e 图3 1 在图 b 中 表