物理（教科版必修2）課件第4章學(xué)生實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律

第四章機(jī)械能和能源學(xué)生實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律[實(shí)驗(yàn)?zāi)康腯驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．[實(shí)驗(yàn)原理]通過實(shí)驗(yàn)，求做自由落體運(yùn)動物體的重力勢能的減少量和相應(yīng)過程動能的增加量．若二者相等，說明機(jī)械能守恒，從而驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．[實(shí)驗(yàn)器材]打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及電源、紙帶、復(fù)寫紙、重物、刻度尺、帶有鐵夾的鐵架臺、導(dǎo)線．[實(shí)驗(yàn)步驟]1．安裝：將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺上；用導(dǎo)線將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與低壓交流電源相連接．2．接電源，打紙帶：把紙帶的一端在重物上用夾子固定好，另一端穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，用手提著紙帶使重物?？吭诖螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器附近，接通電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后松開紙帶，讓重物自由下落．重復(fù)幾次，打下3～5條紙帶．3．選紙帶：選取點(diǎn)跡較為清晰的．挑選紙帶上第一個(gè)點(diǎn)及距離第一個(gè)點(diǎn)較遠(yuǎn)的點(diǎn)，并依次標(biāo)上0,1,2,3……4．?dāng)?shù)據(jù)測量：測出0到點(diǎn)1、點(diǎn)2、點(diǎn)3……的距離，即為對應(yīng)的下落高度h1、h2、h3……[注意事項(xiàng)]1．安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，必須使兩個(gè)限位孔在同一豎直線上，以減小摩擦阻力．2．應(yīng)選用質(zhì)量和密度較大的重物，增大重力可使阻力的影響相對減小，增大密度可以減小體積，可使空氣阻力減小．3．實(shí)驗(yàn)時(shí)必須保持提起的紙帶豎直，手不動．接通電源后，讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作穩(wěn)定后再松開紙帶，以保證第一點(diǎn)是一個(gè)清晰的點(diǎn)．[誤差分析]1．本實(shí)驗(yàn)的誤差主要來自于空氣阻力及紙帶和計(jì)時(shí)器限位孔之間的摩擦．故重力勢能的減少量應(yīng)等于動能增加量和克服阻力做功之和．所以動能的增加量應(yīng)略小于重力勢能的減少量．2．偶然誤差測量長度時(shí)會帶來誤差，減小誤差的辦法是：(1)測距離時(shí)都應(yīng)從打第一個(gè)點(diǎn)O點(diǎn)量起．(2)多測幾次取平均值．3．系統(tǒng)誤差實(shí)驗(yàn)中重物和紙帶下落過程中要克服阻力(主要是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的阻力)做功，故動能的增加量ΔEk必定稍小于重力勢能的減少量ΔEp．

用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)．實(shí)驗(yàn)所用的電源為學(xué)生電源，輸出電壓為6V的交流電和直流電兩種．重物從高處由靜止開始下落，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在重物拖著的紙帶上打出一系列的點(diǎn)，選取點(diǎn)跡清晰的紙帶進(jìn)行測量，即可“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”．下面列舉了該實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟：一、實(shí)驗(yàn)器材及步驟A．按照圖示的裝置安裝器材B．將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的直流輸出端上C．用天平測量出重物的質(zhì)量D．釋放懸掛紙帶的夾子，同時(shí)接通電源開關(guān)打出一條紙帶E．測量打出的紙帶上某些點(diǎn)之間的距離F．根據(jù)測量的結(jié)果計(jì)算重物下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動能指出其中操作不恰當(dāng)?shù)幕蛘邲]有必要進(jìn)行的步驟，并說明原因．解析：操作B是錯(cuò)誤的，應(yīng)該接到電源的交流輸出端；操作D是錯(cuò)誤的，應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作穩(wěn)定后再釋放紙帶；操作C沒必要，根據(jù)測量原理，重物的動能和勢能表達(dá)式中都包含了質(zhì)量m，可以約去．答案：見解析

在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz，查得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝9.80m/s2，某同學(xué)選擇了一條理想的紙帶，用刻度尺測量時(shí)各計(jì)數(shù)點(diǎn)對應(yīng)刻度尺上的讀數(shù)如圖所示，圖中O點(diǎn)是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的第一個(gè)點(diǎn)，A、B、C、D分別是每打兩個(gè)點(diǎn)取出的計(jì)數(shù)點(diǎn)．根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物(質(zhì)量為m)由O點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)時(shí)：二、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理及誤差分析(1)重力勢能的減少量為________；(2)動能的增加量為________；(3)根據(jù)計(jì)算的數(shù)據(jù)可得出什么結(jié)論？產(chǎn)生誤差的主要原因是什么？(3)從(1)、(2)中計(jì)算的數(shù)據(jù)得出在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)重物減少的重力勢能等于其動