實(shí)驗(yàn)6：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律ppt課件VIP

.,實(shí)驗(yàn)6：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證機(jī)械能守恒定律。,二、實(shí)驗(yàn)原理1.由紙帶記錄重物的運(yùn)動(dòng)，并得到下落高度為h時(shí)，重物的瞬時(shí)速度v。比較自由下落過(guò)程中，減少的重力勢(shì)能mgh和增加的動(dòng)能1/2mv2，看它們?cè)趯?shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)是否相等，若相等，則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒。2.計(jì)算打第n個(gè)點(diǎn)速度的方法：測(cè)出第n個(gè)點(diǎn)與相鄰前后點(diǎn)間距離xn和xn+1，由公式vn=(xn+xn+1)/(2T)或vn=(hn+1-hn-1)/(2T)算出，如圖5-5-1所示。,三、實(shí)驗(yàn)器材鐵架臺(tái)(含鐵夾)、計(jì)時(shí)器(電火花計(jì)時(shí)器或電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器)、學(xué)生電源、紙帶及復(fù)寫(xiě)紙片、導(dǎo)線(xiàn)、毫米刻度尺、重物(帶紙帶夾)。,.,四、實(shí)驗(yàn)步驟1.按圖5-5-2把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝在鐵架臺(tái)上，用導(dǎo)線(xiàn)把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與學(xué)生電源連接好。2.把紙帶的一端在重物上用夾子固定好，另一端穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔，用手豎直提起紙帶使重物?？吭诖螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器附近。3.先接通電源，后松手讓重物帶著紙帶自由下落。4.重復(fù)幾次，得到35條打上點(diǎn)的紙帶。5.在打出的紙帶中挑選出一條點(diǎn)跡清晰，且第1、2兩打點(diǎn)間距離接近2mm的紙帶，在第一個(gè)打點(diǎn)上標(biāo)出O，并從稍靠后的某一點(diǎn)開(kāi)始，依次標(biāo)出1、2、3、4、，并量出各點(diǎn)到位置O的距離h1、h2、h3、h4、，并記入表格中。6.用公式vn=(hn+1-hn-1)/(2T)計(jì)算出各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度v1、v2、v3、v4、，并記錄在表格中。7.計(jì)算打各點(diǎn)時(shí)重力勢(shì)能的減少量mghn和動(dòng)能的增加量1/2mvn2，并進(jìn)行比較，看是否相等。將計(jì)算數(shù)值填入表格中。,圖5-5-2,.,五、注意事項(xiàng)1.應(yīng)盡可能控制實(shí)驗(yàn)條件，即應(yīng)滿(mǎn)足機(jī)械能守恒的條件，這就要求盡量減小各種阻力，采取的措施有：(1)鐵架臺(tái)應(yīng)豎直安裝，可使紙帶所受阻力減小；(2)應(yīng)選用質(zhì)量和密度較大的重物，增大重力可使阻力的影響相對(duì)減小，增大密度可以減小體積，可使空氣阻力減小。2.應(yīng)先打開(kāi)電源，讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器開(kāi)始打點(diǎn)穩(wěn)定后，再放開(kāi)紙帶讓重物下落。3.選取紙帶的原則是：(1)點(diǎn)跡清晰；(2)所打點(diǎn)呈一條直線(xiàn)；(3)第1和第2兩打點(diǎn)間距離接近2mm。六、誤差分析1.本實(shí)驗(yàn)中因重物和紙帶在下落過(guò)程中要克服各種阻力(空氣阻力、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器阻力)做功，故動(dòng)能的增加量1/2mv2稍小于重力勢(shì)能的減少量mgh，這是不可避免的，這屬于系統(tǒng)誤差，改進(jìn)的辦法是調(diào)整器材的安裝，盡可能地減小阻力。2.本實(shí)驗(yàn)的另一個(gè)誤差來(lái)源于長(zhǎng)度的測(cè)量，屬于偶然誤差，可以通過(guò)改變長(zhǎng)度的測(cè)量方法，或者多次測(cè)量取平均值來(lái)減小誤差。,.,【例1】關(guān)于驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)，下面列出一些實(shí)驗(yàn)步驟：A.用天平稱(chēng)出重物和夾子的質(zhì)量B.將重物系在夾子上C.將紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，上端用手提著，下端夾在系有重物的夾子上，再把紙帶向上拉，讓夾子靜止靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處D.把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在學(xué)生電源的交流輸出端，把輸出電壓調(diào)至6V(電源暫不接通)E.把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器用鐵夾固定到放在桌邊的鐵架臺(tái)上，使兩個(gè)限位孔在同一豎直線(xiàn)上F.在紙帶上選取幾個(gè)點(diǎn)，進(jìn)行測(cè)量并記錄數(shù)據(jù)G.用秒表測(cè)出重物下落時(shí)間H.接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作穩(wěn)定后釋放紙帶I.切斷電源J.更換紙帶，重新進(jìn)行兩次實(shí)驗(yàn)K.在三條紙帶中，選出較好的一條L.進(jìn)行計(jì)算，得出結(jié)論，完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告M.拆下導(dǎo)線(xiàn)，整理器材對(duì)于本實(shí)驗(yàn)以上步驟中，不必要的有_；正確步驟的合理順序是_(填寫(xiě)代表字母)。,熱點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理和操作,【名師支招】熟悉本實(shí)驗(yàn)的原理和操作步驟是解題的關(guān)鍵。,【解析】根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理和操作步驟可知不必要的有A、G；正確步驟的合理順序是E、D、B、C、H、I、J、K、F、L、M,AG,EDBCHIJKFLM,.,1,某位同學(xué)做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)，下列操作步驟中錯(cuò)誤的是()A.把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上，用導(dǎo)線(xiàn)連接到低壓交流電源B.將連有重錘的紙帶穿過(guò)限位孔，將紙帶和重錘提升到一定高度C.先釋放紙帶，再接通電源D.更換紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，根據(jù)記錄處理數(shù)據(jù),C,.,【例2】某同學(xué)做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)時(shí)不慎將一條選擇好的紙帶的前面一部分破壞了。測(cè)出剩下的一段紙帶上的各個(gè)點(diǎn)間的距離如圖5-5-3所示。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率是50Hz，重力加速度g=9.8m/s2。(1)利用這段紙帶說(shuō)明重錘通過(guò)2、5兩點(diǎn)時(shí)機(jī)械能守恒。(2)分析說(shuō)明為什么得到的結(jié)果是重力勢(shì)能減少量Ep稍大于重錘動(dòng)能的增加量Ek。,【名師支招】掌握本實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理方法和誤差產(chǎn)生的原因。,【解析】(1)Ep=mgh25Ek=1/2mv52-1/2mv22由已知數(shù)據(jù)計(jì)算比較可得Ek和Ep近似相等，即重錘減少的重力勢(shì)能近似等于重錘增加的動(dòng)能，可以認(rèn)為機(jī)械能守恒定律成立。(2)由以上計(jì)算可以看出，瞬時(shí)速度v2和v5的計(jì)算是準(zhǔn)確的，即Ek是準(zhǔn)確的，而重錘下落的過(guò)程中要克服阻力做功，從而減少一部分機(jī)械能。即Ep稍大于Ek。,圖5-5-3,熱點(diǎn)二數(shù)據(jù)的處理和誤差分析,.,2,在利用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源頻率為50Hz)“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中：(1)某同學(xué)用圖5-5-4所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到如圖5-5-5所示的紙帶，把第一個(gè)點(diǎn)(初速度為零)記作O點(diǎn)，測(cè)出點(diǎn)O、A間的距離為68.97cm，點(diǎn)A、C間的距離為15.24cm，點(diǎn)C、E間的距離為16.76cm，已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹?.8m/s2，重錘的質(zhì)量為m=1.0kg，則打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在打O點(diǎn)到C點(diǎn)的這段時(shí)間內(nèi)，重錘動(dòng)能的增加量為_(kāi)J，重力勢(shì)能的減少量為_(kāi)J。(2)利用這個(gè)裝置也可以測(cè)量重錘下落的加速度a=_m/s2。(3)在