高中物理 79 實驗 驗證機械能守恒定律同步課件 新人教版必修2.ppt

第九節(jié)實驗 驗證機械能守恒定律 一 實驗?zāi)康尿炞C機械能守恒定律 二 實驗原理通過實驗 求做自由落體運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 說明機械能守恒 從而驗證機械能守恒定律 三 實驗器材打點計時器及電源 紙帶 復(fù)寫紙 重物 刻度尺 帶有鐵夾的鐵架臺 導(dǎo)線 四 實驗步驟1 安裝 將打點計時器固定在鐵架臺上 用導(dǎo)線將打點計時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 另一端穿過打點計時器的限位孔 用手提著紙帶使重物?？吭诖螯c計時器附近 接通電源 待打點穩(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 選取點跡較為清晰的 挑選紙帶上第一個點及距離第一個點較遠的點 并依次標上0 1 2 3 4 數(shù)據(jù)測量 測出0到點1 點2 點3 的距離 即為對應(yīng)的下落高度h1 h2 h3 六 注意事項1 安裝打點計時器時 必須使兩個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 實驗時必須保持提起的紙帶豎直 手不動 接通電源后 讓打點計時器工作穩(wěn)定后再松開紙帶 以保證第一點是一個清晰的點 七 誤差分析1 本實驗的誤差主要來自于空氣阻力及紙帶和計時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會帶來誤差 減小誤差的辦法是 1 測距離時都應(yīng)從打第一個點o點量起 2 多測幾次取平均值 3 系統(tǒng)誤差實驗中重物和紙帶下落過程中要克服阻力 主要是打點計時器的阻力 做功 故動能的增加量 ek必定稍小于重力勢能的減少量 ep 在 驗證機械能守恒定律 的實驗中 有下列a至f六個步驟 a 將打點計時器豎直固定在鐵架臺上b 接通電源 再松開紙帶 讓重錘自由下落c 取下紙帶 更換紙帶 或?qū)⒓垘Х瓊€面 重新做實驗 答案 1 adbcef 2 bcd 針對訓(xùn)練 1 關(guān)于驗證機械能守恒定律的實驗步驟有以下說法a 把打點計時器固定在鐵架上 并且用導(dǎo)線將打點計時器接在低壓交流電源上b 將連有重物的紙帶穿過限位孔 用手提著紙帶 讓重物盡量靠近打點計時器c 松開紙帶 接通電源d 更換紙帶 重復(fù)幾次 選用點跡清晰且第1 2兩點間距為2mm的紙帶 e 用天平稱出物體的質(zhì)量 利用mgh mv2 2驗證機械能守恒定律在上述實驗步驟中錯誤的是 多余的是 答案 ce 在 驗證機械能守恒定律 的實驗中 已知打點計時器所用電源的頻率為50hz 查得當?shù)氐闹亓铀俣萭 9 80m s2 某同學選擇了一條理想的紙帶 用刻度尺測量時各計數(shù)點對應(yīng)刻度尺上的讀數(shù)如圖所示 圖中o點是打點計時器打出的第一個點 a b c d分別是每打兩個點取出的計數(shù)點 根據(jù)以上數(shù)據(jù) 可知重物 質(zhì)量為m 由o點運動到b點時 1 重力勢能的減少量為 2 動能的增加量為 3 根據(jù)計算的數(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 中計算的數(shù)據(jù)得出在實驗誤差允許的范圍內(nèi)重物減少的重力勢能等于其動能的增加 機械能守恒 重物減少的重力勢能略大于其增加的動能 原因是重物在下落時要受到阻力作用 打點計時器對紙帶的摩擦力 空氣阻力 克服阻力做功 答案 1 1 911m 2 1 864m 3 見解析 題后總結(jié) 1 動能增量略小于勢能減少量 屬于系統(tǒng)誤差 2 注意處理數(shù)據(jù)時的單位換算 針對訓(xùn)練 2 在 驗證機械能守恒定律 的實驗中 已知打點計時器所用電源的頻率為50hz 取當?shù)氐闹亓铀俣萭 9 8m s2 測得所用的重物的質(zhì)量為1 00kg 實驗中得到一條點跡清晰的紙帶 把第一個點記作o 另選連續(xù)的4個點a b c d作為測量的點 經(jīng)測量知道a b c d各點到o的距離分別為62 99cm 70 18cm 77 76cm 85 73cm 根據(jù)以上數(shù)據(jù) 可知重物由o點運動到c點 重力勢能的減少量等于 j 動能的增加量等于 j 取3位有效數(shù)字 答案 7 627 56 1 在 驗證機械能守恒定律 的實驗中 下列物理量中需要用工具直接測量的和通過計算得到的有 a 重錘的質(zhì)量b 重力加速度c 重錘下落的高度d 與重錘下落高度對應(yīng)的重錘瞬時速度 答案 cd 2 如圖所示是用自由落體法驗證機械能守恒定律時得到的一條紙帶 我們選中n點來驗證機械能守恒定律 下面舉出一些計算打n點時紙帶下落速度的方法 其中正確的是 t是打點周期 答案 c 答案 a 4 用落體法驗證機械能守恒定律中 1 從下列器材中選出實驗所必需的 其編號為 a 打點計時器 包括紙帶 b 重錘c 天平d 毫米刻度尺e 秒表f 運動小車 2 打點計時器的安裝放置要求為 開始打點計時的時候 應(yīng)先 然后 答案 1 abd 2 使兩個限位孔的中線嚴格豎直先接通電源釋放紙帶 3 點跡清晰點間距合適 4 紙帶通過打點計時器時的阻力和重錘所受的空氣阻力小于它所減少的重力勢能應(yīng)選體積小 密度大的重錘 5 一條過原點的傾斜直線重力加速度 5 某個小組的三位同學按照正確的操作選得紙帶如圖 其中o是起始點 a b c是打點計時器連續(xù)打下的3個點 該同學用毫米刻度尺測量o到a b c各點的距離 用重錘在ob段的運動來驗證機械能守恒 已知當?shù)氐闹亓铀俣萭 9 80m s2 打點計時器所用電源頻率為f 50hz 設(shè)重錘質(zhì)量為1 00kg 3 丙同學用ac段的平均速度作為跟b點對應(yīng)的重錘的瞬時速度 若ha 9 51cm hb 12 42cm hc 15 70cm 則丙同學算得該段重錘重力勢能的減少量為 j 計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字 下同 而動能的增加量為 j 這樣得到的結(jié)果是重力勢能的減少量 動能的增加量 選填 大于 小于 或 等于 4 若你是指導(dǎo)老師 你認為三個同學的數(shù)據(jù)處理方法中較合理的是 選填 甲 乙 或 丙 此空為不定項選擇 解析 甲同學用vb ngt求得的速度vb為理論值 但由于實驗中存在阻力 重錘實際下落的高度比理論上在nt時間內(nèi)下落的小 故造成重力勢能的減少小于動能的增加 乙同學用機械能守恒規(guī)律驗證機械能守恒 故得到的重力勢能的減少等于動能的增加 答案 1 小于 2 等于 3 1 221 20大于 4 丙 6 在 驗證機械能守恒定律 的實驗中 打點計時器所用電源頻率為50hz 當?shù)刂亓铀俣鹊闹禐? 80m s2 測得所用重物的質(zhì)量為1 00kg 若按實驗要求正確地選出紙帶進行測量 量得連續(xù)三點a b c到第一個點的距離如圖所示 相鄰計數(shù)點時間間隔為0 02s 那么 1 紙帶的 端與重物相連 2 打點計時器打下計數(shù)點b時 重物的速度vb