高中物理 7.9《實驗 驗證機(jī)械能守恒定律》課件7 新人教版必修2.ppt

第七章 實驗理論指導(dǎo) 典題案例導(dǎo)析 題型一 題型二 第9節(jié) 題型三 知能演練提升 一 實驗?zāi)康耐ㄟ^自由落體運(yùn)動驗證機(jī)械能守恒定律 二 實驗原理在自由落體運(yùn)動中 物體的重力勢能和動能可以相互轉(zhuǎn)化 但總機(jī)械能守恒 方法1 若以重物下落的起始點(diǎn)o為基準(zhǔn) 設(shè)重物的質(zhì)量為m 某一時刻物體下落的瞬時速度為v 下落高度為h 則應(yīng)有 借助打點(diǎn)計時器 測出重物某時刻的下落高度h和該時刻的瞬時速度v 即可驗證機(jī)械能是否守恒 三 實驗器材鐵架臺 帶鐵夾 打點(diǎn)計時器 重物 帶紙帶夾子 紙帶數(shù)條 復(fù)寫紙 導(dǎo)線 毫米刻度尺 學(xué)生電源 交流4 6v 四 實驗步驟1 儀器安裝按圖7 9 1將檢查 調(diào)整好的打點(diǎn)計時器豎直固定在鐵架臺上 接好電路 2 打紙帶和選紙帶打紙帶 將紙帶的一端用夾子固定在重物上 另一端穿過打點(diǎn)計時器的限位孔用手提著紙帶使重物靜止在靠近打點(diǎn)計時器的地方 先接通電源 后松開紙帶 讓重物帶著紙帶自由下落 更換紙帶重復(fù)做3 5次實驗 選紙帶 分兩種情況說明 圖7 9 1 六 注意事項 1 盡可能地控制實驗條件 即應(yīng)滿足機(jī)械能守恒的條件 這就要求盡量減小各種阻力 采取的措施有 安裝打點(diǎn)計時器時 必須使兩個限位孔的中線豎直 以減小摩擦阻力 應(yīng)選用質(zhì)量和密度較大的重物 以減小空氣阻力的影響 2 應(yīng)先接通電源讓打點(diǎn)計時器開始打點(diǎn) 再放開紙帶讓重物下落 七 誤差分析 1 測量長度會帶來偶然誤差 減小偶然誤差的辦法 測距離都應(yīng)從o點(diǎn)測起 多次測量取平均值 選取的計數(shù)點(diǎn)應(yīng)盡可能離o點(diǎn)遠(yuǎn)些 以減小相對誤差 2 重物在拖著紙帶下落的過程中必然受到阻力作用 主要是打點(diǎn)計時器與紙帶間的摩擦力以及空氣的阻力 克服這些阻力做功要消耗能量 所以重物動能的增加量 ek必定小于重力勢能的減少量 ep 這是實驗設(shè)計上帶來的系統(tǒng)誤差 3 打點(diǎn)計時器周期變化帶來誤差 例1 在驗證機(jī)械能守恒定律的實驗中 1 從下列器材中選出實驗所必須的 其編號為 a 打點(diǎn)計時器 包括紙帶 b 重物 c 天平 d 毫米刻度尺 e 秒表 f 小車 2 打點(diǎn)計時器的安裝放置要求為 開始打點(diǎn)計時的時候 應(yīng)先 然后 3 實驗中產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因主要是 使重物獲得的動能往往 為減小誤差 懸掛在紙帶下的重物應(yīng)選擇 2 兩限位孔必須在同一豎直線上給打點(diǎn)計時器通電釋放紙帶 3 紙帶通過打點(diǎn)計時器時有摩擦阻力小于所減小的重力勢能密度大一些的 4 一條通過坐標(biāo)原點(diǎn)的傾斜直線重力加速度 答案 1 abd 例2 在 驗證機(jī)械能守恒定律 的實驗中 打點(diǎn)計時器所用電源頻率為50hz 當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊闹禐? 80m s2 測得所用重物的質(zhì)量為1 0kg 甲 乙 丙三個學(xué)生分別用同一裝置打出三條紙帶 量出各紙帶上第1 2兩點(diǎn)間的距離分別為0 18cm 0 18cm和0 25cm 可看出其中肯定有一個學(xué)生在操作上出現(xiàn)了問題 出現(xiàn)的問題是 若按實驗要求正確地選出紙帶如圖7 9 2所示 相鄰計數(shù)點(diǎn)的時間間隔為0 02s 那么 1 紙帶的 端與重物相連 填 左 或 右 2 打點(diǎn)計時器打下計數(shù)點(diǎn)b時 重物的速度vb 3 從起點(diǎn)o到打下計數(shù)點(diǎn)b的過程中重物重力勢能的減少量 ep 此過程中重物動能的增加量 ek 圖7 9 2 4 通過計算 數(shù)值上 ep ek 填 或 這是因為 5 實驗的結(jié)論是 6 若實驗中所用電源的頻率f 50hz 實驗結(jié)果將會受到什么影響 例3 2011 海南高考 現(xiàn)要通過實驗驗證機(jī)械能守恒定律 實驗裝置如圖7 9 3所示 水平桌面上固定一傾斜的氣墊導(dǎo)軌 導(dǎo)軌上a點(diǎn)處有一帶長方形遮光片的滑塊 其總質(zhì)量為m 左端由跨過輕質(zhì)光滑定滑輪的細(xì)繩與一質(zhì)量為m的砝碼相連 遮光片兩條長邊與導(dǎo)軌垂直 導(dǎo)軌上b點(diǎn)有一光電門 可以測量遮光片經(jīng)過光電門時的擋光時間t 用d表示a點(diǎn)到導(dǎo)軌底端c點(diǎn)的距離 h表示a與c的高度差 b表示遮光片的寬度 s表示a b兩點(diǎn)的距離 將遮光片通過光電門的平均速度看作滑塊通過b點(diǎn)時的瞬時速度 用g表示重力加速度 完成下列填空和作圖 圖7 9 3 以s為橫坐標(biāo) 為縱坐標(biāo) 在圖7 9 4中的坐標(biāo)紙上描出第1和第5個數(shù)據(jù)點(diǎn) 根據(jù)5個數(shù)據(jù)點(diǎn)作直線 求得該直線的斜率k 104m 1 s 2 保留3位有效數(shù)字 圖7 9 4 2 描點(diǎn)作直線 略 由圖可得斜率k 2 40 104m 1 s 2 由數(shù)學(xué)知只可得k01 2