高三物理复习 实验6：验证机械能守恒定律课件 新人教版.ppt

实验6 验证机械能守恒定律 一 实验目的验证机械能守恒定律 二 实验原理1 由纸带记录重物的运动 并得到下落高度为h时 重物的瞬时速度v 比较自由下落过程中 减少的重力势能mgh和增加的动能1 2mv2 看它们在实验误差允许的范围内是否相等 若相等 则验证了机械能守恒 2 计算打第n个点速度的方法 测出第n个点与相邻前后点间距离xn和xn 1 由公式vn xn xn 1 2t 或vn hn 1 hn 1 2t 算出 如图5 5 1所示 三 实验器材铁架台 含铁夹 计时器 电火花计时器或电磁打点计时器 学生电源 纸带及复写纸片 导线 毫米刻度尺 重物 带纸带夹 四 实验步骤1 按图5 5 2把打点计时器安装在铁架台上 用导线把打点计时器与学生电源连接好 2 把纸带的一端在重物上用夹子固定好 另一端穿过打点计时器限位孔 用手竖直提起纸带使重物停靠在打点计时器附近 3 先接通电源 后松手让重物带着纸带自由下落 4 重复几次 得到3 5条打上点的纸带 5 在打出的纸带中挑选出一条点迹清晰 且第1 2两打点间距离接近2mm的纸带 在第一个打点上标出o 并从稍靠后的某一点开始 依次标出1 2 3 4 并量出各点到位置o的距离h1 h2 h3 h4 并记入表格中 6 用公式vn hn 1 hn 1 2t 计算出各点对应的瞬时速度v1 v2 v3 v4 并记录在表格中 7 计算打各点时重力势能的减少量mghn和动能的增加量1 2mvn2 并进行比较 看是否相等 将计算数值填入表格中 图5 5 2 五 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 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 应先打开电源 让打点计时器开始打点稳定后 再放开纸带让重物下落 3 选取纸带的原则是 1 点迹清晰 2 所打点呈一条直线 3 第1和第2两打点间距离接近2mm 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1 2mv2稍小于重力势能的减少量mgh 这是不可避免的 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 属于偶然误差 可以通过改变长度的测量方法 或者多次测量取平均值来减小误差 例1 关于验证机械能守恒定律实验 下面列出一些实验步骤 a 用天平称出重物和夹子的质量b 将重物系在夹子上c 将纸带穿过打点计时器 上端用手提着 下端夹在系有重物的夹子上 再把纸带向上拉 让夹子静止靠近打点计时器处d 把打点计时器接在学生电源的交流输出端 把输出电压调至6v 电源暂不接通 e 把打点计时器用铁夹固定到放在桌边的铁架台上 使两个限位孔在同一竖直线上f 在纸带上选取几个点 进行测量并记录数据g 用秒表测出重物下落时间h 接通电源 待打点计时器工作稳定后释放纸带i 切断电源j 更换纸带 重新进行两次实验k 在三条纸带中 选出较好的一条l 进行计算 得出结论 完成实验报告m 拆下导线 整理器材对于本实验以上步骤中 不必要的有 正确步骤的合理顺序是 填写代表字母 热点一实验原理和操作 名师支招 熟悉本实验的原理和操作步骤是解题的关键 解析 根据实验原理和操作步骤可知不必要的有a g 正确步骤的合理顺序是e d b c h i j k f l m ag edbchijkflm 1 某位同学做 验证机械能守恒定律 的实验 下列操作步骤中错误的是 a 把打点计时器固定在铁架台上 用导线连接到低压交流电源b 将连有重锤的纸带穿过限位孔 将纸带和重锤提升到一定高度c 先释放纸带 再接通电源d 更换纸带 重复实验 根据记录处理数据 c 例2 某同学做 验证机械能守恒定律 实验时不慎将一条选择好的纸带的前面一部分破坏了 测出剩下的一段纸带上的各个点间的距离如图5 5 3所示 已知打点计时器的工作频率是50hz 重力加速度g 9 8m s2 1 利用这段纸带说明重锤通过2 5两点时机械能守恒 2 分析说明为什么得到的结果是重力势能减少量 ep稍大于重锤动能的增加量 ek 名师支招 掌握本实验的数据处理方法和误差产生的原因 解析 1 ep mgh25 ek 1 2mv52 1 2mv22由已知数据计算比较可得 ek和 ep近似相等 即重锤减少的重力势能近似等于重锤增加的动能 可以认为机械能守恒定律成立 2 由以上计算可以看出 瞬时速度v2和v5的计算是准确的 即 ek是准确的 而重锤下落的过程中要克服阻力做功 从而减少一部分机械能 即 ep稍大于 ek 图5 5 3 热点二数据的处理和误差分析 2 在利用电磁打点计时器 电磁打点计时器所用电源频率为50hz 验证机械能守恒定律 的实验中 1 某同学用图5 5 4所示装置进行实验 得到如图5 5 5所示的纸带 把第一个点 初速度为零 记作o点 测出点o a间的距离为68 97cm 点a c间的距离为15 24cm 点c e间的距离为16 76cm 已知当地重力加速度为9 8m s2 重锤的质量为m 1 0kg 则打点计时器在打o点到c点的这段时间内 重锤动能的增加量为 j 重力势能的减少量为 j 2 利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a m s2 3 在实