高中物理 第七章 第9節(jié) 實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律課件 新人教版必修2.ppt

成才之路 物理 路漫漫其修遠(yuǎn)兮吾將上下而求索 人教版 必修2 機(jī)械守恒定律 第七章 第九節(jié)實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 第七章 你體驗(yàn)過公園里的翻滾過山車嗎 過山車 呼嘯著 奔馳著 緊張 驚險(xiǎn) 刺激 其勢能與動能相互轉(zhuǎn)化 而總的機(jī)械能保持不變 忽略阻力 你想過嗎 我們怎樣通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?在只有 作用的自由落體運(yùn)動中 物體的重力勢能和動能可以互相轉(zhuǎn)化 但總機(jī)械能 實(shí)驗(yàn)原理 重力 守恒 mgh 鐵架臺 帶鐵夾 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 重錘 帶紙帶夾子 紙帶數(shù)條 復(fù)寫紙片 導(dǎo)線 毫米刻度尺 除了上述器材外 還必須有 交流4 6v 注意 重錘應(yīng)選體積 質(zhì)量 者 以減少空氣阻力的影響 又因無需測其質(zhì)量 所以本實(shí)驗(yàn)不用 實(shí)驗(yàn)器材 學(xué)生電源 較小 較大 天平 一 實(shí)驗(yàn)步驟1 按圖 甲 裝置豎直架穩(wěn)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 并用導(dǎo)線將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在4 6v交流電源上 2 將長約1m的紙帶用小夾子固定在重物上后穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 用手提著紙帶 使重物靜止在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的地方 3 接通電源 松開紙帶 讓重物自由下落 計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列的點(diǎn) 4 換幾條紙帶 重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn) 5 在取下的紙帶中挑選第一 二兩點(diǎn)間距離接近2mm且點(diǎn)跡清晰的紙帶進(jìn)行測量 先記下第一點(diǎn)0的位置 再任意取五個(gè)點(diǎn)1 2 3 4 5 用刻度尺測出距0點(diǎn)的相應(yīng)距離 如圖 乙 所示 6 計(jì)算出各點(diǎn)對應(yīng)的瞬時(shí)速度v1 v2 v3 7 計(jì)算各點(diǎn)對應(yīng)的勢能減少量mghn并和動能增加量mv 2進(jìn)行比較 三 注意事項(xiàng)1 應(yīng)盡可能控制實(shí)驗(yàn)條件 即應(yīng)滿足機(jī)械能守恒的條件 這就要盡量減少各種阻力 采取的措施有 1 鐵架臺應(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減小 增大密度可以減小體積 可使空氣阻力減小 2 應(yīng)先接通電源讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器開始打點(diǎn) 再放開紙帶讓重錘下落 四 誤差分析1 測量長度時(shí)會存在偶然誤差 所以測長度時(shí)要多測幾次 取平均值即可減小此誤差 2 由于本實(shí)驗(yàn)中有紙帶與限位孔間的摩擦力 主要因素 和空氣阻力 次要因素 的影響 這是系統(tǒng)誤差 它使增加的動能小于減小的重力勢能 要減小影響 采用增加重錘質(zhì)量的辦法 因?yàn)楫?dāng)重錘的重力遠(yuǎn)大于阻力時(shí) 可忽略阻力的影響 3 為了減小相對誤差 選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)最好離第一個(gè)點(diǎn)遠(yuǎn)一些 4 若第一 第二兩點(diǎn)間的距離小于2mm 則這兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔不到0 02s或阻力過大 實(shí)驗(yàn)原理及操作步驟 某同學(xué)利用重物自由下落來 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示 1 請指出實(shí)驗(yàn)裝置中存在的明顯錯(cuò)誤 2 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí) 為保證重物下落時(shí)初速度為零 應(yīng) 選填 a 或 b a 先接通電源 再釋放紙帶b 先釋放紙帶 再接通電源 3 根據(jù)打出的紙帶 選取紙帶上連續(xù)打出的1 2 3 4四個(gè)點(diǎn)如圖乙所示 已測出點(diǎn)1 2 3 4到打出的第一個(gè)點(diǎn)o的距離分別為h1 h2 h3 h4 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為t 若代入所測數(shù)據(jù)能滿足表達(dá)式gh3 則可驗(yàn)證重物下落過程機(jī)械能守恒 用題目中已測出的物理量表示 解析 1 從圖甲中的實(shí)驗(yàn)裝置中發(fā)現(xiàn) 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在了 直流電源 上 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作電源是 低壓交流電源 因此 明顯的錯(cuò)誤是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器不能接在 直流電源 上 2 為了使紙帶上打下的第1個(gè)點(diǎn)是速度為零的初始點(diǎn) 應(yīng)該先接通電源 讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作后 再釋放紙帶 若先釋放紙帶 再接通電源 當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)時(shí) 紙帶已經(jīng)下落 打下的第1個(gè)點(diǎn)的速度不為零 因此 為保證重物下落的初速度為零 應(yīng)先接通電源 再釋放紙帶 濟(jì)南市高新實(shí)驗(yàn)中學(xué)2014 2015學(xué)年高一下學(xué)期期中 在 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 實(shí)驗(yàn)中 打出的紙帶如圖所示 其中a b為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第1 2個(gè)點(diǎn) ab 2mm d e f為點(diǎn)跡清晰時(shí)連續(xù)打點(diǎn)的計(jì)時(shí)點(diǎn) 測得d e f到a的距離分別為s1 s2 s3 圖中未畫出 設(shè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)頻率為f 重物質(zhì)量為m 實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)重力加速度為g 一位學(xué)生想從紙帶上驗(yàn)證打下a點(diǎn)到打下e點(diǎn)過程中 重物的機(jī)械能守恒 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理 邯鄲市2013 2014學(xué)年高一下學(xué)期期末 用自由落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中 2 若實(shí)驗(yàn)中所用重物的質(zhì)量m 1kg 打點(diǎn)紙帶如圖所示 打點(diǎn)時(shí)間間隔為0 02s 則記錄b點(diǎn)時(shí) 重物速度vb m s 重物動能ek j 從開始下落起至b點(diǎn)時(shí)的重物的重力勢能減少量是 j 由此可得出的結(jié)論是 g取9 8m s2 本小題數(shù)據(jù)保留三位有效數(shù)字 答案 1 打第一個(gè)點(diǎn)時(shí)重物的初速度為零2mm 2 0 590m s0 174j0 175j機(jī)械能守恒 3 c 沈陽二中2014 2015學(xué)年高一下學(xué)期期中 在 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 的一次實(shí)驗(yàn)中 質(zhì)量m 1kg的重物自由下落 在紙帶上打出一系列的點(diǎn) 如下圖所示 相鄰記時(shí)點(diǎn)時(shí)間間隔為0 02s 那么 結(jié)果保留2位有效數(shù)字 1 紙帶的 端與重物相連 2 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下計(jì)數(shù)點(diǎn)b時(shí) 物體的速度vb 3 從起點(diǎn)o到打下計(jì)數(shù)點(diǎn)b的過程中重力勢能減少量是 ep 此過程中物體動能的增加量 ek 4 通過計(jì)算 數(shù)值上 ep ek 選填 或 這是因?yàn)?5 實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是 答案 1 左 2 0 98m s 3 0 49j0 48j 4 實(shí)驗(yàn)中存在摩擦力和空氣阻力 重物克服阻力做功損失機(jī)械能 5 在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)機(jī)械能守恒 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 科技活動小組成員利用暑假進(jìn)行社會實(shí)踐活動時(shí) 發(fā)現(xiàn)可以利用古代拋石機(jī)的模型來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 其原理如圖所示 圖中o為轉(zhuǎn)軸 a球固定于桿上且質(zhì)量為ma b球放在勺形槽內(nèi)且質(zhì)量為mb 由靜止釋放輕桿后 可以逆時(shí)針轉(zhuǎn)動 輕桿轉(zhuǎn)到豎直位置時(shí) b球被水平拋出 1 要驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 首先需要測量ma mb及兩球距o點(diǎn)的距離la lb 除此之外還需要測量的物理量有 a a球從釋放運(yùn)動到最低點(diǎn)的時(shí)間tb o離地面的高度hc b球落地點(diǎn)與o的水平距離xd 釋放輕桿時(shí)a球的高度h0 2 下列減少實(shí)驗(yàn)誤差的措施中 可行的有 a 開始釋放時(shí) 讓輕桿水平b 支架處地面與b球落地處地面要在同一水平面上c 桿的硬度盡量高d 在同一高度多次釋放a球的前提下 取b球的平均落點(diǎn) 然后測量xe 盡量減小轉(zhuǎn)軸o處的摩擦力f 盡量減小b球的質(zhì)量 3 在輕桿從水平狀態(tài)無初速釋放的前提下 結(jié)合上述測定的物理量 可求系統(tǒng)重力勢能的減少量為 動能的增加量為 比較二者的大小 便可驗(yàn)證機(jī)械能守恒 正常情況下會出現(xiàn)前者 填 大于 或 小于 后者 解析 1 實(shí)驗(yàn)中需要求出b球平拋的初速度vb 所以還需要測量h與x 故應(yīng)選b c 2 為了減小實(shí)驗(yàn)誤差 可行的選項(xiàng)為abcde 3 系統(tǒng)重力勢能的減小量 ep ma mb gh mag h la mbg h lb mala mblb g 小剛同學(xué)用如圖實(shí)驗(yàn)裝置研究 機(jī)械能守恒定律 他進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)操作并測出如下數(shù)值 用天平測定小球的質(zhì)量為0 50kg 用游標(biāo)卡尺測出小球的直徑為10 0mm 用刻度尺測出電磁鐵下端到光電門的距離為82 05cm 電磁鐵先通電 讓小球吸在開始端 電磁鐵斷電后 小球自由下落 在小球經(jīng)過光電門時(shí)間內(nèi) 計(jì)時(shí)裝置記下小球經(jīng)過光電門所用時(shí)間為2 50 10 3s 由此可算得小球經(jīng)過光電門的速度 計(jì)算得出小