高中物理 7.9《實驗：驗證機械能守恒定律》同步課件.ppt

9實驗 驗證機械能守恒定律 一 實驗步驟 安裝 將打點計時器固定在鐵架臺上 用導線將打點計時器與低壓交流電源相連接 接通電源 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 重復幾次 打下3 5條紙帶 選紙帶 選取點跡清晰的且第1 2連續(xù)兩點間的距離約為2mm的紙帶 標數字 在打出的紙帶上從打出的第1個點開始 依次標上0 1 2 3 數據測量 測出0到點1 點2 點3 的距離 即為對應的下落高度h1 h2 h3 三 注意事項 安裝電火花計時器時 應使紙帶 限位孔在同一豎直線上 以減小摩擦阻力 實驗時 應保持提紙帶的手不動 待接通電源 讓打點計時器正常工作后再松開紙帶讓重物下落 以保證打第一點時重物開始下落 選取紙帶時 本著點跡清晰且第一 二兩點間的距離接近2mm的原則 測下落高度時 應從起點o算起 為減少測量h值的相對誤差 選取的各計數點要適當離起點o遠些 紙帶不宜過長 約40cm即可 不需要測量重物的質量 由于重物和紙帶在下落過程中要克服阻力 所以動能的增加量 ek必定稍小于重力勢能的減少量 ep 四 誤差分析 本實驗的誤差主要是由于紙帶測量產生的偶然誤差和重物和紙帶運動中空氣阻力和打點計時器摩擦阻力引起的系統(tǒng)誤差 使動能的增加量稍小于重力勢能的減少量 測量時采取多次測量求平均值的方法來減小偶然誤差 安裝打點計時器時使兩限位孔中線豎直 并且選擇質量適當大些 體積盡量小些的重物來減小系統(tǒng)誤差 打點計時器周期變化帶來誤差 典例1 用如圖7 9 1所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律 實驗所用的電源為學生電源 輸出電壓為6v的交流電和直流電兩種 重錘從高處由靜止開始落下 重錘上拖著的紙帶通過打點計時器打出一系列的點 對紙帶上的點的痕跡進行測量 即可驗證機械能守恒定律 實驗原理及操作 圖7 9 1 1 下面列舉了該實驗的幾個操作步驟 a 按照圖示的裝置安裝器件 b 將打點計時器接到電源的直流輸出端上 c 用天平測量出重錘的質量 d 釋放懸掛紙帶的夾子 同時接通電源開關打出一條紙帶 e 測量打出的紙帶上某些點之間的距離 f 根據測量的結果計算重錘下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動能 指出其中沒有必要進行或者操作不恰當的步驟 將其對應的字母填在下面的橫線上 并說明原因 2 利用這個裝置也可以測量重錘下落的加速度a的數值 如圖7 9 2所示 根據打出的紙帶 選取紙帶上打出的連續(xù)五個點a b c d e 測出a點距起始點o的距離為s0 點a c間的距離為s1 點c e間的距離為s2 交流電源的頻率為f 則根據這些條件計算重錘下落的加速度a的表達式為 a 圖7 9 2 變式1 在做 驗證機械能守恒定律 的實驗時 以下說法中正確是 a 選用重錘時 密度大體積小的比密度小體積大的好b 選用重錘時 密度小體積大的比密度大體積小的好c 選用的重錘一定要測其質量d 重錘的質量大小與實驗準確性無關 解析驗證機械能守恒定律實驗中 由于重物要克服空氣阻力做功 從而產生系統(tǒng)誤差 選用密度大體積小的重錘能減小空氣阻力的影響 從而減小誤差 a正確 b d錯誤 因驗證量中都含有質量 故不用測量重錘的質量 c錯誤 答案a 典例2 在 驗證機械能守恒定律 的實驗中 所用電源的頻率為50hz 某同學選擇了一條理想的紙帶 用刻度尺測量時各點位置對應刻度尺上的讀數如圖7 9 3所示 圖中o是打點計時器打的第一個點 a b c d是間隔一段所取的點 圖中單位為厘米 根據實驗并結合紙帶回答以下問題 g取9 8m s2 數據處理 圖7 9 3 1 現有器材是 電磁打點計時器 低壓交流電源 紙帶 帶夾子的重物 刻度尺 天平 導線 鐵架臺 其中該實驗不需要的器材是 2 實驗時 釋放紙帶與接通電源的合理順序是 3 實驗中 要從幾條打上點的紙帶中挑選第一 二兩點間的距離接近 mm并且點跡清晰的紙帶進行測量 4 若重物的質量為mkg 則重物下落到b點時 減少的重力勢能為 5 若重物的質量為mkg 則重物下落到b點時 重物的動能為 6 由紙帶計算重物下落的加速度為 注 4 5 6 三題小數點后面保留兩位小數 借題發(fā)揮在 驗證機械能守恒定律 的實驗中 誤差的一部分來自于空氣阻力及紙帶和打點計時器限位孔之間的摩擦 故重力勢能的減少應等于動能增加量和克服阻力做功之和