實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律-課件

第七章機(jī)械能守恒定律第九節(jié)實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律人教版必修2實(shí)驗(yàn)原理在自由落體運(yùn)動(dòng)中，若物體下落高度h時(shí)的速度為v,則hvmgh

=mv

212實(shí)驗(yàn)器材：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、復(fù)寫(xiě)紙、重物、刻度尺、鐵架臺(tái)（帶鐵夾）、學(xué)生電源等。夾子打點(diǎn)計(jì)時(shí)器紙帶重物？鐵架臺(tái)實(shí)驗(yàn)器材打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的作用是什么?

重物選取的原則是什么?為什么?

密度比較大，質(zhì)量相對(duì)比較大，可以減小因?yàn)榭諝庾枇?lái)的誤差．

實(shí)驗(yàn)中還有哪些應(yīng)該注意的地方?計(jì)時(shí)器要穩(wěn)定在鐵架臺(tái)上，計(jì)時(shí)器平面與紙帶限位孔調(diào)整在豎直方向，鐵架臺(tái)放在桌邊，計(jì)時(shí)器距地面的距離大約是1m．這樣做的目的是什么?

計(jì)時(shí)器平面與紙帶限位孔在豎直方向上的目的是減小摩擦以減小實(shí)驗(yàn)誤差的產(chǎn)生，鐵架臺(tái)放在桌邊有利于重物下落到地面上，計(jì)時(shí)器距地面的距離較大的目的是能夠有充足的時(shí)間使重物下落，以便在紙帶上能夠打出較多的點(diǎn)，有利于進(jìn)行計(jì)算．1．把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝在鐵架臺(tái)上，用導(dǎo)線(xiàn)將學(xué)生電源和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接好．2．把紙帶的一端用夾子固定在重錘上，另一端穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，用手豎直提起紙帶，使重錘?？吭诖螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器附近．3．接通電源，待計(jì)時(shí)器打點(diǎn)穩(wěn)定后再松開(kāi)紙帶，讓重錘自由下落，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)該在紙帶上打出一系列的點(diǎn)．

4．重復(fù)上一步的過(guò)程，打三到五條紙帶．

5．選擇一條點(diǎn)跡清晰且第l、2點(diǎn)間距離接近2mm的紙帶，在起始點(diǎn)標(biāo)上0，以后各點(diǎn)依次為1、2、3……用刻度尺測(cè)量對(duì)應(yīng)下落的高度h1\h2\h3，……記人表格中．實(shí)驗(yàn)步驟6．用公式vn=hn+1+hn-1/2t，計(jì)算出各點(diǎn)的瞬時(shí)速度v1、v2、v3……并記錄在表格中．7．計(jì)算各點(diǎn)的重力勢(shì)能的減少量mgh。和動(dòng)能的增加量，并進(jìn)行比較．看是否相等，將數(shù)值填人表格內(nèi)．測(cè)量點(diǎn)n123456高度hn

/m速度vn

/m/s勢(shì)能EP

/J動(dòng)能EK/J本實(shí)驗(yàn)要不要測(cè)量物體的質(zhì)量？mgh

=mv

212gh

=v

212無(wú)需測(cè)量物體的質(zhì)量如果實(shí)驗(yàn)要求計(jì)算勢(shì)能和動(dòng)能的具體數(shù)據(jù)，那就必須要知道物體的質(zhì)量。問(wèn)題1紙帶上的第一個(gè)點(diǎn)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)0（起始點(diǎn)的速度應(yīng)該為零，即打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下第一個(gè)點(diǎn)時(shí)紙帶剛開(kāi)始下落）。gh

=v

21212x

=

gt2

=

×9.8×0.022m

≈2×10-3m=

2

mm12h起始點(diǎn)對(duì)于實(shí)際獲得的紙帶，如何判定紙帶上的第一個(gè)點(diǎn)就是紙帶剛開(kāi)始下落時(shí)打下的呢？紙帶上的頭兩個(gè)點(diǎn)間的距離應(yīng)接近2mm。問(wèn)題1可以回避起始點(diǎn)嗎（即處理紙帶時(shí)可以不用到起始點(diǎn)嗎）?我們可以選取A、B兩點(diǎn)，比較它們的機(jī)械能EA和EB。若以點(diǎn)B為0勢(shì)能點(diǎn)，則有：EKA＋mgΔh＝EKBΔhAB思考如何測(cè)量物體的瞬時(shí)速度?x

=

vA(2t)

+

a(2t)212—vAC==

vA

+

atx2t—vB=

vA

+

atvB=vACv0tvAt2tvBvC做勻變速運(yùn)動(dòng)的紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度，等于相鄰兩點(diǎn)間的平均速度。問(wèn)題3速度能不能用v=

2gh或v=

gt計(jì)算？這種方法認(rèn)為加速度為g，由于各種摩擦阻力不可避免，所以實(shí)際加速度必將小于g，這樣將得到機(jī)械能增加的結(jié)論，有阻力作用機(jī)械能應(yīng)該是減少的，故這種方法也不能用。這種方法是根據(jù)機(jī)械能守恒定律得到的，而我們的目的就是驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，所以不能用。思考4、實(shí)驗(yàn)用的紙帶一般小于1m

，從起始點(diǎn)開(kāi)始大約能打出20個(gè)點(diǎn)左右。末位置的點(diǎn)可選擇倒數(shù)第一個(gè)點(diǎn)或倒數(shù)第二個(gè)點(diǎn)，從這一個(gè)點(diǎn)向前數(shù)4～6

個(gè)點(diǎn)當(dāng)初位置的點(diǎn)，可以減小這兩個(gè)點(diǎn)的瞬時(shí)速度以及兩點(diǎn)之間距離（高度h）測(cè)量的誤差。1、安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，必須使兩紙帶限位孔在同一豎直線(xiàn)上，以減小摩擦阻力。2、應(yīng)選用質(zhì)量和密度較大的重物，增大重力可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。3、選用紙帶時(shí)應(yīng)盡量挑選第一、二點(diǎn)間距接近2mm的點(diǎn)跡清晰且各點(diǎn)呈一條直線(xiàn)的紙帶。注意事項(xiàng)1、偶然誤差：測(cè)量長(zhǎng)度時(shí)會(huì)帶來(lái)誤差2、系統(tǒng)誤差：實(shí)驗(yàn)中重物和紙帶下落過(guò)程中要克服阻力（主要是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的阻力）做功，故動(dòng)能的增加量ΔEK必定稍小于勢(shì)能的減少量ΔEP。誤差分析測(cè)量點(diǎn)n123456高度hn

/m速度vn