物理（人教版必修2）课件第7章第9节实验验证机械能守恒定律

第七章机械能守恒定律第9节实验：验证机械能守恒定律[实验目的]验证机械能守恒定律．[实验原理]通过实验，测出做自由落体运动物体的重力势能的减少量和相应过程动能的增加量，若二者相等，说明机械能守恒，从而验证机械能守恒定律．[实验器材]打点计时器、电源、纸带、复写纸、重物、刻度尺、带有铁夹的铁架台、导线．[实验步骤]1．安装：将打点计时器固定在铁架台上；用导线将打点计时器与低压交流电源相连接．2．接电源，打纸带：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的限位孔，用手提着纸带使重物停靠在打点计时器附近，接通电源，待打点稳定后松开纸带，让重物自由下落．重复几次，打下3～5条纸带．3．选纸带：选取点迹较为清晰的．挑选纸带上第一个点及距离第一个点较远的点，并依次标上0、1、2、3……4．数据测量：测出0到点1、点2、点3……的距离，即为对应的下落高度h1、h2、h3……[误差分析]1．本实验的误差主要来自于空气阻力及纸带和计时器限位孔之间的摩擦．故重力势能的减少量应等于动能增加量和克服阻力做功之和．所以动能的增加量应略小于重力势能的减少量．2．偶然误差测量长度时会带来误差，减小误差的办法是：(1)测距离时都应从打第一个点O点量起．(2)多测几次取平均值．3．系统误差实验中重物和纸带下落过程中要克服阻力(主要是打点计时器的阻力)做功，故动能的增加量ΔEk必定稍小于重力势能的减少量ΔEp．

用如图所示的实验装置做“验证机械能守恒定律”的实验．实验所用的电源为学生电源，输出电压为6V的交流电和直流电两种．重物从高处由静止开始下落，打点计时器在重物拖着的纸带上打出一系列的点，选取点迹清晰的纸带进行测量，即可“验证机械能守恒定律”．下面列举了该实验的几个操作步骤：一、实验器材及步骤A．按照图示的装置安装器材B．将打点计时器接到电源的直流输出端上C．用天平测量出重物的质量D．释放悬挂纸带的夹子，同时接通电源开关打出一条纸带E．测量打出的纸带上某些点之间的距离F．根据测量的结果计算重物下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能指出其中操作不恰当的或者没有必要进行的步骤，并说明原因．解析：操作B是错误的，应该接到电源的交流输出端；操作D是错误的，应先接通电源，待打点计时器工作稳定后再释放纸带；操作C没必要，根据测量原理，重物的动能和势能表达式中都包含了质量m，可以约去．答案：见解析

在“验证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，查得当地的重力加速度g＝9.80m/s2，某同学选择了一条理想的纸带，用刻度尺测量时各计数点对应刻度尺上的读数如图所示，图中O点是打点计时器打出的第一个点，A、B、C、D分别是每打两个点取出的计数点．根据以上数据，可知重物(质量为m)由O点运动到B点时：二、实验数据的处理及误差分析(1)重力势能的减少量为________；(2)动能的增加量为________；(3)根据计算的数据可得出什么结论？产生误差的主要原因是什么？(3)从(1)、(2)中计算的数据得出在实验误差允许的范围内重物减少的重力势能等于其动能的增加，机械能守恒．重物减少的重力势能略大于其增加的动能，原因是重物在下落时要受到