学年高中物理人教必修二同步辅导与检测课件：实验：验证机械能守恒定律

第九节实验：验证机械能守恒定律转动滚摆，将弦线均匀地绕在它的木轴上，这时软弹簧处于伸长状态，释放滚摆后，由于弹簧的拉力，使滚摆飞速地旋转，待弹簧恢复到平衡位置时，由于滚摆转动的惯性，再一次将弹簧拉长，如此反复地运动．找些器材动手做一做，并想一想其中的道理．1．利用自由落体运动验证机械能守恒定律．2．知道实验的原理、方法、过程．3．对实验结果的讨论及误差分析．课前预习1．本实验的目的是____________________．2．本实验中，重物的质量用________测出．3．重物下落的高度等于____________________．4．根据纸带求速度：(1)测量瞬时速度的更为简单而准确的方法是：做匀变速直线运动的纸带上某点的瞬时速度，等于____________的平均速度．验证机械能守恒定律天平纸带上某两点的距离相邻两点间(2)推导过程：由于纸带做匀加速运动，故有A、C之间的平均速度AC＝.又根据速度公式有vB＝________，vC＝________，故有vB－vA＝________，即2vB＝vA＋vC，从而，vB＝________.

ACvA＋aΔt

________vB＋aΔtvC－vB实验的原理及方法是怎样的？实验如何进行？1．原理．在物体自由下落的过程中，只有重力对物体做功，遵守机械能守恒定律，即重力势能的减少量等于动能的增加量．利用打点计时器在纸带上记录下来的物体自由下落的高度h，计算出瞬时速度v，便可验证物体重力势能的减少量ΔEp＝mghn与物体动能的增加2．器材．铁架台(带铁夹)、打点计时器、重物(带纸带夹子)、纸带几条、复写纸片、导线、刻度尺、学生电源．3．实验步骤．(1)按图将打点计时器安装在铁架台上，用导线把打点计时器与电源连接好．(2)把纸带的一端在重物上用夹子固定好，另一端穿过计时器的限位孔，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条打好点的纸带．(5)在打好点的纸带中挑选点迹清晰且第1、2两个计时点间距离接近2mm的一条纸带，在起始点标上0，以后各点依次标上1、2、3…用刻度尺测出对应下落高度h1、h2、h3…尝试应用1．在“验证机械能守恒定律”的实验中，下列物理量中需要用工具测量的有______；通过计算得到的有______．A．重锤的质量B．重力加速度C．重锤下落的高度D．与重锤的下落高度对应的重锤的瞬时速度解析：通过实验原理可知，只要确定了重锤减少的重力势能等于增加的动能，即mgh＝mv2就能得出结论．由于验证的是一个等量关系，而无须求出重力势能或动能的具体数答案：CD实验数据处理的方法是什么？1．纸带的选取．关于纸带的选取，分两种情况加以说明：尝试战应用2．如偏图是歇用自等由落魄体法堵验证产机械刃能守亲恒定环律时躺得到抚的一联条纸病带．急有关易尺寸进在图雾中已州注明哥．我们选歼中n点来沉验证反机械碗能守唤恒定脱律．求下面批举一槽些计奴算n点速沉度的除方法兼，其碌中正象确的雷是()A．n点是枪第n个点冬，则vn＝gn转TB．n点是象第n个点拣，则vn＝g(n－1)TCD实验轮中有四哪些焰需要轰注意焦的事砌项？误差来源减小误差的措施实验注意事项阻力的影响设法减小阻力打点计时器应安装稳固，限位孔在一竖直线上，减小纸带与限位孔间的摩擦阻力减小重物体积可减小空气阻力增大重物重力选用密度大的重物，一般用铁块实验操作不当调节打点计时器注意将打点计时器接在低压交流电源上，调节好振针的长度，使点迹清晰注意释放纸带与接通电源的顺序接通电源，待打点计时器工作稳定后再释放纸带让重物自由下落选择纸带选择点迹清晰的纸带，最好是第1点和第2点间距接近2mm的纸带测量误差h误差防止分段测量增大误差各点对应的下落高度均从起点测量，不可用累加法，否则将增大误差v误差减小相对误差用vn＝比用vn＝相对误差小名师缠提示芳：重物泛在拖悉着纸捷带下定落过新程中挽必然雕受到遥阻力勤作用扶，主餐要是劳打点屋计时冲器与尤纸带书的摩歪擦力棵以及腿空气免的阻蜻力．郑克服俘这些燥阻力北做功持要消鹊耗能逢量，中所以静重锤攻动能争的增某加量ΔEk必定抚小于墓重力泼势能趋的减忠少量ΔEp.这是需实验布设计惯上带另来的海系统协误差直．减陷小这花种误讲差的混方法接有：泉使打杠点计欢时器言的限馅位孔语在同疲一竖扛直线谅上，转适当肺增加糕重锤象的质贸量，榴减小动重锤割的体篇积等购方法碍来减课小系谎统误造差．尝试棉应用3．下禾列关瓦于“木验证凡机械自能守蝇恒定眠律”脸实验惹的实夹验误扒差的赶说法源中，妖正确矛的是()A．重井物质妙量的茧称量基不准虫会造重成较兼大误彻差B．重胳物质摘量选知用得耍大些迹，有削利于泥减小遣误差C．重汤物质英量选次用得乞较小幅些，家有利膨于减之小误由差D．先金释放称纸带哪后接们通电即源会红造成锦较大与误差BD数据屿分析在验瘦证机智械能澡守恒持定律变的实突验中聋，打诵点计芳时器嘱所用她电源产的频弱率为50衔H起z，当甚地重漏力加彩速度付的值庸为9.倾80吸m启/s2，测夕得所贺用重瓦物的端质量律为1.撕00俊k板g.甲、刑乙、栗丙三但个学音生分货别用激同一导装置危打出论三条肠纸带渐，量有出各唯纸带区上第损一、枣二两臭点间戒的距斧离分宰别为0.佳18舱c愚m、0.泊19记c病m和0.律25苹c盗m，可势看出扁其中身肯定摩有一泊个学置生在连操作争上有组错误哥，操波作有往错误行的是__诸__翁__息__．若按捷实验爆要求谎正确拔地选港出纸桂带进从行测赶量，猪量得荣连续资三点A、B、C到第爹一个胜点的宴距离什如图骆所示(相邻灭计数罩点时毫间间味隔为0.毙02冈s庭)，那鞠么：(1淘)纸带胶的__史__粪__杜__端与蓄重物说相连闸；(2背)打点骨计时毙器打罚下计匀数点B时，艘物体佛的速原度vB＝__链__叉__漠__；(3男)从起擦点O到打倘下计败数点B的过寒程中册重力死势能顷减少统量是ΔEp＝__煌__曲__彩__，此雹过程扔中物弟体动讲能的袭增加溜量ΔEk＝__男__爽__坝__；(4弊)通过港计算因，数凤值上ΔEp__谎__蜡__太_ΔEk(填“讨＞”辛、“器＝”铜或“泳＜”)，这征是因突为__初__轰__召__帆__匆__饰__求__颈__具__妈__杂__演__咳__兰_；(5间)实验睬的结禾论是饰：__痛__翁__贞__旷__陪__恼__态__鞋__乐__锯__渡__匹__仁__欧__脾.(4晌)由以贤上计口算知犁，ΔEp＞ΔEk，这答是因黎为实矿验中警有摩隙擦力锹和空抓气阻葱力等逗的存炸在，凯重物慨要克暗服阻万力做框功而嫂损失叉机械吼能．(5鬼)在实古验误怎差允茶许范勇围内观，机固械能公守恒瓜．答案盆：丙同少学(1钱)左(2乌)0黄.9勉8m/蜓s(3床)0姐.4露9敢J0.真48果J(4絮)＞辰实验共中存锻在摩储擦力裂和空泄气阻臂力，蚊重物唐克服陈阻力托做功确损失煎机械娇能(5联)在实旨验误算差允歼许范俘围内拼机械蛙能守脏恒变式翠应用1．在胳用自醉由落零体做戚“验母证机办械能犁守恒壳定律凝”的印实验农中，析测出茶了纸叙带上查连续5个间秒隔的盒距离给，重型物的逝质量睁为mkg，从B到D重物把重力印势能杂的减吵少量ΔEp＝__按__搬__指__紫J；重睬物动生能增活加量ΔEk＝__意__梅__垄__算J.答案窃：0.挖57坦0m0.北54车6m实验禽设计如图壁所示生，两夕个质门量分升别为和刚的物妄块A和B，分寄别系灯在一超条跨惩过定逝滑轮孙的软孕绳两览端（晚＞税），1、2是两猜个光每电门.用此再装置爹验证骄机械押能守岗恒定供律.（1圣）实惑验中雾除了菠记录箩物块覆B通巧过两抵光电吸门时爸的速童度v沃1如、v况2盲外，帝还需呆要测珍量的舟物理割量是.（2拍）用除已知弦量和拒测量视量写灭出验际证机黄械能婆守恒谨的表开达式.解析：A、B运动过程中，若系统的机械能守恒，则有，所以除了记录物体B通过两光电门时的速度、外，还需要测的物理量有：和，两光电门之间的距离.答案延：（1）A、B两物乓块的梨质量拾和呜，使两光业电门渗之间鹿的距语离(2剧)名师催归纳浓：解决慎这类消创新患型的栋实验诊题，羽关键距在于沿明确断实验发目的刻、实艇验原少理，倦从而赌进一筒步分矿析设惊计实满验方当案，杆测量匪相应再的物悲理量硬是为烂了服眯务于脾实验蹈目的.变式劈燕应用2．如骂右图莲所示贷装置剑可用嘱来验之证机沾械能唇守恒秧定律赞．长晴度为L的轻服绳一锈端固疾定在O点，莫另一森端系丑一摆画锤A，在A上放浴一个抚小铁趣片．辉现将闸摆锤乔拉起朴，使宇绳偏浑离竖惠直方丈向θ角，洽由静死止开配始释另放摆找锤，捉当其础到达堪最低捏位置驶时，哈受到未竖直探挡板P阻挡铸而停淘止运动，轨这时呆铁片杨将做筛平抛眨运动朱而飞狐离摆翁锤，俭用刻市度尺僵量出由铁片珍的水荒平位演移为s，下解落高滴度为H.(1矩)要验冰证摆挽锤在川运动乏中机氏械能辽守恒辱，必蓬须求愉出摆误锤初症始位碎置离挖最低疲点的勿高度箭，其刃高度疗应为__跨__眠__摆__，同播时还丧应求滥出摆罢锤在驻最低稀点时提的速偷度，拐其速裁度应秒为__验__抚__间__．(2涂)用实防验中南测量六的物亚理量逢写出吐验证东摆锤仪在运独动中午机械废能守挂恒的斥关系室式为__涌__氧__织__．基础匠练1．某钞位同毅学做痰“验钟证机谨械能穴守恒朴定律潮”的呆实验鼻，下拾列操代作步筝骤中转错误吩的是()A．把晚打点咸计时西器固信定在誓铁架陕台上足，用兄导线颂连接棋到低犯压交幻玉流电蹲源上B．将览连有运重锤鲜的纸维带穿误过限佩位孔滤，将全纸带嗓和重灯锤提利升到蒙一定黄高度C．先佣释放适纸带突，再妙接通亿电源D．更剂换纸写带，疮重复涌实验卖，根保据记阶录处刷理数子据解析假：本题嫌考查滚实验墨的操添作步售骤及闻应注剪意的甜问题史．操赢作时困应先备接通贩电源抱、再拒松开昆纸带熄，以博确保仔打下潮第一递个点距时，政纸带聚开始灾下落案，故既选项C错误岔．答案集：C2．在衔验证译机械泊能守坡恒定德律实稠验时掀，发惕现重皮物减苍小的棍重力耐势能窜总是跨大于冬重物副增加钟的动有能，距造成欠这种阿现象膛的原惰因是()A．选锐用重仪物的端质量柴过大B．选杠用重妨物的掉质量鉴过小C．空锐气对众重物母的阻争力和杠打点括计时趟器对愧纸带旺的阻渡力D．实贷验时饼操作谋不仔吧细，千实验贞数据裙测量出不准概确C3．在定验证粪机械芳能守林恒定贫律的贺实验坡中，浑由于厦打点饥计时掉器限坐位孔萝不在淘同一念竖直励线上毛，使叙纸带爽通过攻时受爸到较宪大阻狠力，宋则以钩下关造系正材确的尺是()答案冰：A4．某都同学贪上交驰的实兼验报默告显阿示重汇锤增爪加的肚动能好略大皮于重书锤减板少的谈重力谨势能咱，则箭出现鸭这一裁问题文的原秒因可甩能是()A．重字锤的说质量利测量奏错误B．该什同学别自编洗了实狗验数赏据C．交书流电鬼源的秃频率放不等敲于50名H挥zD．重真锤下若落时良受到缸的阻府力过门大解析哗：若交妻流电葵的频位率f＜50扰H将z，由涝于速蛇度值锈仍按角频率库为50蜘H傻z计算拳，频夸率的坐计算设值比劣实际棕值偏源大，投周期盟值偏译小，少算得矿的速前度值拦偏大崇，动蛾能值证也就路偏大帝，则丢可能狮出现ΔEk＞ΔEp的结林果．双正确骨选项敬为B、C.答案壶：BC5．在快“验坐证机抢械能悄守恒位定律购”的注实验驱中：(1罪)将下浴列主思要的沈实验概步骤界，按就照实未验的白合理联顺序藏把步欺骤前镇的序猜号填逐在题历后横得线上奔：A．用肆手提稿着纸仪带使复重物伍静止汁在靠水近打渠点计划时器拾处；B．将炮纸带悠固定辞在重天物上仍，让惑纸带公穿过源打点副计时冻器的液限位荣孔；C．取染下纸闲带，眠在纸公带上秋任选领几点营，测芝出它扛们与浴第一司个点宴的距裕离，央并算格出重纱物在伶打下碰这几颈个点两时的礼瞬时仆速度她；D．接袋通电燥源，亏松开浇纸带撒，让魄重物摆自由惹下落迷；E．查宜出当础地的饶重力德加速逼度g的值绑，算袖出打党下各新计数渠点时解的动匠能和差相应继的减馅少的六重力砌势能亦，比摆较它磁们是讯否相已等；F．把裹测量界和计肿算得四的数选据填炼入自测己设前计的调表格朝里．正确愁步骤累是：__找__如__筒__述__电__拒__简__唤__牧__爹__联__盆__汁__隆__咸__辽_.(2秒)动能勉值和业相应速重力缓势能于的减映少值羞相比固，实你际上立哪个逃值偏君小些至？__尚__相__朽__拦__解__脱__董__系__誓__吃__雅__琴__肿__坦__趟__武__翅__丹__为__取__校__辨__轰__刘.解析增：(1灿)正确砖步骤黑是BA福DC膛FE划.(航2)由于轮实验询中存慌在摩宽擦阻爽力和毯空气朋阻力撕，物耽体要堆克服架上述零阻力倍消耗厦能量触，所努以ΔEk增<ΔEp减．答案染：(1梳)B饥AD粪CF陪E(2无)动能勒值6．在博利用卡打点突计时钱器验掀证自鲜由下侵落的寻物体肺机械钞能守松恒的锋实验厦中，缩慧设物刑体在尾打O点时盟释放右．打秒点计狸时器袍打A点时森物体皆速度笨为v，如件图所缴示．前一同掘学在将实验源报告瓜中填匙写如疗下：v＝2.梅36m/南s，h＝27栋.7巡寿3李cm，＝2.颈78狸5察m2/s2，gh＝2.摄71交8返m2/s2由以猫上数馋据说雄明在菌误差汽范围竹内两田者相库等，酸故机吓械能毫守恒阔．教傻师批与阅：覆“数见据非灾实验项所得早！”老师硬作此揭批阅排的理够由是__超__恭__拌__铃__参__裕__戏__．解析周：在本兼实验裁中，理由于洪摩擦凯力不践可避彼免，略所以谈重力侧势能羊的减躁少量负大于强动能斗的增不加量圈，或汤者说敲物体补下落箭的实取际加普速度a＜g，所诱以实差验所绪测数盈据的地实际首结果腿应是v2＜gh.而不边是这傲位同奴学算滤得的摩结果辆是v2＞gh.(这也说是本泥实验广中为旨什么登不用v＝gt来计地算瞬系时速膊度的乐原因袋所在)答案较：见解丑析提高教练7．右睁图为产验证鉴机械驶能守汉恒定孕律的摘实验厚装置颂示意测图．香现有枝的器浩材为虹：带至铁夹奖的铁报架台茂、电套磁打携点计区时器禾、纸列带、述带铁蛮夹的顿重锤绪、天穗平．识回答和下列煤问题禾：(1夫)为完职成此烂实验捷，除欠了所亲给的弊器材连，还赛需要流的器琴材有__猴__工__馋__．(填入孟正确过选项帽前的炎字母)A．米铁尺B．停辽表C．0～12茧V的直惰流电筒源D．0～12铃V的交凤流电火源(2括)实验兔中误峡差产喊生的命原因株有__馅__担__临__唇__欲__户__元__墓_协__纳__乳__抱__勺__道__散__乖__胜__阵__字__乖__顽__秃__六__菊__钳__判__纺__会__狗__么__耕__怖__升__须__父____绳__颈__维__萍__某__佩__舌__坛__抵__页__捞__叙__腔__局__蜡__馆__狠__乒__费__披__杠__绕__刃__绪__鸦__庄__怕__获__拜__笨__参__躲__汪__灶__坑__掩.(写出益两个突原因)解析叉：(1遍)需要辈米尺圆来测乐量两栏点之住间的见距离眨，电塑磁打走点计所时器书需用鲁交流逗电源疤，故刊选项A、D正确栏．(2发)①纸带穷与电古磁打羽点计暗时器完之间涛存在树摩擦吼阻力旋；②陪测量敏两点较之间圆距离余时的欣读数沃有误繁差；题③计碍算势涝能变堡化时岸，选猎取的居两点狮距离雷过近氏