第05节验证机械能守恒定律

1、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 1。在只有重力作功的自由落体运动中，物体的重力势能和动能相互转化，但总机械能保持不变。重力势能的减少量为mgh，动能的增加量为mv2。看它们是否在实验误差的允许范围内相等。如果它们相等，机械能守恒定律就成立了。实验设备铁架(带铁夹)、点计时器、学生电源、纸带、复写纸、电线、毫米刻度、重物(带纸带夹)、实验过程1。安装设备2。首先打开电源，然后松开纸带1。计算播放第n点时的速度中间时间的瞬时速度=平均速度，2。守恒验证：方法1 :使用起始点和第n点计算mghn=方法2 :计算任意两点处的mghAB=方法：使用图像方法：通过图像验证机械

2、能是否守恒。有必要根据机械能守恒定律写出与图像相对应的函数表达式，并找出图像斜率的物理意义。(1)为了验证机械能是否守恒，有必要比较重物下落过程中任意两点之间的_ _ _ _ _ _。A .动能变化和势能变化b .速度变化和势能变化c .速度变化和高度变化调查：实验原理，A，(2)除了带有夹子、纸带、铁架(含铁夹)、电磁打点计时器、电线和开关的重物外，在下列设备中，必须使用两种设备。a .交流电源b .秤c .天平(含砝码)检验：实验设备，B. (3)在实验中，先_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。(可选填充：释放重量/打开电源)检查：实验步骤获取如图b所示的纸带，在纸

3、带上选择三个连续打孔的点a、b和c，并测量它们到起始点o的距离，分别为hA、hB和hC。释放重量并打开电源。已知局部重力加速度为g，撞击计时器的撞击周期为t。假设重物的质量为m。在撞击o点和b点的过程中， 重力势能Ep的变化=_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _检验：数据处理，如果是“减少量”？ 大多数学生的实验结果表明，由于_ _ _ _，重力势

4、能的减少大于动能的增加。a .使用公式v=gt计算重量速度b .使用公式v=计算重量速度c .存在空气阻力和摩擦阻力的影响d .没有通过许多实验求平均值的方法检查：误差分析，C. (5)一个同学想用下面的方法来研究机械能是否守恒。在纸带上选择多个计数点，测量它们距起点o的距离h，计算计数点对应的重量速度v，并描述v2-请分析并演示该同学的判断依据是否正确。【检查：图像分析】，【分析】(1)根据机械能守恒定律，有必要比较重物下落过程中任意两点之间的动能和势能的变化是否相等，A是否正确。(2)电磁打击计时器使用交流电源，所以选择a。由于计算重力势能变化时需要测量纸带上两点之间的距离，所以需要一个刻

5、度，选择B。根据mgh=mv2-0，已知不需要使用天平。(3)重力势能的变化是Ep=-mghB，因为下落过程是匀速加速的直线运动，所以根据中间时间的速度等于这一时期的平均速度，b点的速度是vB=，所以动能变化Ek=,(4)在实验过程中有空气阻力，在纸带运动过程中有摩擦阻力，而c是正确的。(5)学生的判断依据不正确。如果在重物H下落期间电阻Ff是恒定的，根据mgh-Ffh=mv2-0v 2=2(g)-H，回答：(1)A(2)A，B(3)-mghB (4)C (5)学生的判断依据不正确，并分析原因。注意事项 1。安装报时器时，应垂直竖立，使其两个限位孔在同一条垂直线上，以减小阻力。2.应选择质量和

6、密度较大、体积较小的重物，以减少_ _ _ _ _ _阻力的影响。3.在这个实验中没有必要称体重。摩擦、空气、反射和感应“两点”数据处理注意事项(1)计算方法：在验证机械能守恒定律时，通过计算和比较重力势能的减少和动能的增加是否相等，注意重力加速度的值和有效数字的保持。速度不能用vn=gtn来计算，因为只要加速度被认为是G，机械能就自然守恒，这相当于用机械能守恒定律来验证机械能守恒定律。(2)图像方法：通过图像验证机械能是否守恒。根据机械能守恒定律，需要写出相应的图像函数表达式，找出图像斜率的物理意义，如v2-h图像、v2-h图像和v2-2h图像，根据图像计算重力加速度，将计算结果与局部重力加

7、速度比进行比较，根据它们在误差允许范围内是否近似相等来判断机械能是否守恒。小组合作：实验创新(8分钟)(改编自2016年江苏高考)一位同学用图A所示的装置验证了机械能守恒定律。一根细线系在钢珠上，钢珠挂在铁架上，钢珠仍在A点。光电门固定在A点正下方，钢珠底部垂直粘贴一条宽度为D的遮光条。将钢球拉到不同的位置，静止时松开。遮光条通过光电门的挡光时间t可以通过计时器来测量。第三，拓展：实验的迁移应用(2017浦东区模拟)一个学生设计了一个实验，根据机械能守恒定律，探索弹簧的弹性势能与压缩量之间的关系。(1)如图a所示，将轻质弹簧的下端固定在铁架上，在上端的托盘中依次添加重量，并测量相应的弹簧长度。

8、表中显示了一些数据，根据这些数据计算出刚度系数k=_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ n/m。(g取9.8m/s2)，50，(2)拆下弹簧，将其一端固定在气垫导轨左侧，如图B所示；当调整导轨使滑块自由滑动时，通过两个光电门的速度为_ _ _ _ _ _。(3)用滑块压缩弹簧，记录弹簧的压缩量x；松开滑块，并在滑块与弹簧分离后记录速度v。在释放滑块的过程中，弹簧的弹性势能转化为_ _ _ _ _ _。平等，为什么？滑块的动能，(4)重复(3)中的操作，得到V和X之间的关系，如图c所示。从图中可以看出V和X的关系为_ _ _ _ _ _ _ _ _。从上述实验可以得出结论，对同一弹簧的弹性势能

9、与弹簧成正比。在(1)的表中，当重量为50克时，弹簧长度为8.62厘米，当重量为100克时，弹簧长度为7.64厘米，当重量为150克时，弹簧长度为6.66厘米。根据胡克定律，F=kx，弹簧刚度系数为k，原始长度为0.059.8 n=k(x0-0.0862米)，0.19.8 n=k(x0-0.000)(2)用光电门测量瞬时速度，得到释放压缩弹簧后滑块的速度。为了将弹性势能完全转化为动能，导轨必须是水平的，所以通过两个光电门的速度应该相等。(3)用滑块压缩弹簧，记录弹簧的压缩量x；松开滑块，在滑块与弹簧分离后记录速度v，弹簧的弹性势能转化为滑块的动能I4.强化训练1。(盐城模拟，2017)一个课外

10、活动小组通过垂直向上投掷验证机械能守恒定律。(1)一位同学用20度游标卡尺测量了球的直径，读数如图一所示。球的直径为_ _厘米。图b所示的弹射装置将球垂直向上抛起，依次通过光电门a和b，计时装置测量出球通过a和b的时间分别为2.55毫秒和5.15毫秒。因此，可以看出，球通过光电门a和b的速度分别为vA和vB，其中Va=_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m/S.(2)用标尺测量光电门A和B之间的距离h。知道重力的局部加速度是， 我们只需要比较_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

11、 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(3)通过许多实验， 发现球通过光电门A的时间越短，在(2)中验证的两个值之间的差异越大，试分析实验中误差的主要原因是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。 (1)球的直径为10毫米0.054毫米=10.20毫米=1.020厘米；vA=4.0m/s .(2)如果动能的增加和重力势能的减少相等，机械能守恒。重力势能的减少量为mgh，动能的增加量为0，这验证了gh和是否相等。(3)由于阻力，球通过光电门A的

12、时间越短，速度越大，阻力越大。答案：(1)1.0204.0(4或4.00也是正确的)(2)2)GH和(3)的速度越高，阻力越大；2)如图一所示，一个同学用光电计时器等设备做了一个“验证机械能守恒定律”的实验。一个直径为D、质量为M的金属球从A中释放出来，在下落过程中，它可以穿过固定在B上的光电门，该光电门就在A的正下方。A和B之间的距离用H(Hd)表示。光电计时器记录球通过光电门的时间为T，局部重力加速度为G.然后：(1)如图B所示，用20等分的游标卡尺测量球的直径d=_厘米。(2)多次改变高度h，重复上述实验，用h作出改变图像，如图c所示。当图中已知的量t0、H0、重力加速度g和球的直径d满足以下表达式：_(用t0、H0、g、d表示，四个量都是国际单位)，(3)在实验中，发现动能Ek的增加总是略小于重力势能Ep的减少。增加下降高度后，Ep-Ek将为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(“增加”、“减