實驗：驗證機械能守恒定律ppt課件

【實驗?zāi)康摹?【實驗原理】,【實驗器材】,【實驗內(nèi)容】,【注意事項】,【實驗練習】,【誤差分析】,驗證機械能守恒定律。,【實驗?zāi)康摹?如果忽略空氣的阻力，這時物體的機械能守恒，即重力勢能的減少等于動能的增加。設(shè)物體的質(zhì)量為m，下落距離為h時物體的瞬時速度為V，則勢能減少mgh，動能增加，故有,在只有重力做功的自由落體運動中，物體的重力勢能和動能可以相互轉(zhuǎn)化，但總的機械能守恒。,【實驗原理】,mgh,利用打點計時器打出的紙帶，測出重物下落的高度h，利用時間t內(nèi)的平均速度等于該段時間中點時刻的瞬時速度，算出對應(yīng)時刻的瞬時速度V，即可驗證機械能是否守恒。,鐵架臺（帶鐵夾）、電火花計時器或打點計時器、直尺、重錘、紙帶、復(fù)寫紙片、導(dǎo)線、電源。,【實驗器材】,【實驗內(nèi)容】,1、步驟(1)如圖所示，把打點計時器豎直地固定在置于桌邊的鐵架臺上，將打點計時器與電源連接好。(2)將紙帶穿過電火花記時器或打點計時器的限位孔，并把紙帶的一端固定在重物上，使重物?？吭诖螯c計時器的地方，先用手提著紙帶。(3)先接通電源，松開紙帶，讓重物帶著紙帶自由下落，計時器就在紙帶上打下一列小點。,(4)重復(fù)幾次，得到35條紙帶。(5)在打好點的紙帶中挑選“點跡清楚且第一、二兩點間距離約為2mm”的一條紙帶，記下第一個點的位置O，并在紙帶上從任意點開始依次選取幾個連續(xù)的點1、2、3，并用刻度尺依次測出各點到位置O的距離，這些距離就是物體運動到點1、2、3、時下落的高度h1、h2、h3。(6)應(yīng)用平均速度就是中間時刻的瞬時速度的方法，計算出各點對應(yīng)的瞬時速度V1、V2、V3。(7)把得到的數(shù)據(jù)真入表格里，計算各點對應(yīng)的勢能減少量mgh，以及增加的動能mV2/2，并比較是否跟理論一致。計算時g取當?shù)氐臄?shù)值。,演示,2、記錄及數(shù)據(jù)處理,g9.8m/s2，T0.02s。,3、結(jié)論：,(1)安裝計時器時豎直架穩(wěn)，計時器的兩限位孔必須在同一豎直線上，以減少重物帶動紙帶下落過程受到的阻力。(2)實驗時必須先接通電源，然后松開紙帶讓重物下落。(3)測量下落高度時，必須從起始點算起。選取的各計數(shù)點要離起始點遠些，可減少物體下落距離h的測量誤差。紙帶不宜過長，約40即可。因重物自由下落時的加速度較大，每兩個計數(shù)點間的時間間隔不一定取連打5個點的時間為計時單位。,【注意事項】,(4)實驗中因不需要知道動能和勢能的具體數(shù)值，故不需測物體的質(zhì)量m。(5)實際上重物和紙帶下落過中要克服阻力做功，所以動能的增加量要小于勢能的減少量。(6)紙帶的上端最好不要懸空提著，要保證重物下落的初速度為零，并且紙帶上打出的第一個點是清晰的小點。(7)紙帶挑選的標準是第一、二兩點間的距離接近2mm。,(1)由于測量長度帶來的誤差屬偶然誤差，減小的辦法一是測距離時都從起點O量起，二是多測幾次取平均值。(2)實際上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必定稍小于勢能的減少量EP，這是屬于系統(tǒng)誤差。,【誤差分析】,【實驗練習】,1、在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，下面敘述正確的是A應(yīng)用天平稱出重物的質(zhì)量。B應(yīng)當選用點跡清晰，第一、二兩點距離約2mm的紙帶進行測量。C操作時應(yīng)先放紙帶，后接通電源。D打點計時器應(yīng)接在電壓為46V的直流電源上。,答案：B,2、在驗證重錘自由下落過程中機械能守恒的實驗中，下列說法正確的是A實驗時，應(yīng)先接通打點計時器，等打點穩(wěn)定后再釋放紙帶B必須用天平稱量所用重錘的質(zhì)量C為了方便，應(yīng)在打下的紙帶上每5個點取一個計數(shù)點進行測量和計算D本實驗的系統(tǒng)誤差，總是使重力勢能的減少量大于動能的增加量,答案：AD,3、在“驗證機械能守恒定律”的實驗中：需直接測量的物理量是_；間接測量的物理量是_。,參考答案：重錘下落的高度h重錘運動的速度V,4、在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，要驗證重錘下落時重力勢能的減少等于它動能的增加，以下步驟僅是實驗中的一部分，在這些步驟中多余的或錯誤的有()A用天平稱出重錘的質(zhì)量B把電火花計時器固定到鐵架臺上，并用導(dǎo)線把它和低壓交流電源連接起來C把紙帶的一端固定到重錘上，另一端穿過電火花計時器的限位孔，把重錘提升到一定的高度D接通電源，釋放紙帶E用秒表測出重錘下落的時間,ABE,5、在驗證機械能守恒定律的實驗中，打點計時器所接交流電頻率為50Hz，當?shù)刂亓铀俣萭9.80m/s2。實驗選用重錘質(zhì)量為m(kg)，從所打紙帶中選擇一條合適的紙帶，此紙帶第1、2點間的