驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)

1、驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1. 學(xué)會(huì)利用自由落體運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。2. 進(jìn)一步熟練掌握應(yīng)用計(jì)時(shí)器打紙帶研究物體運(yùn)動(dòng)的方法?！緦W(xué)習(xí)重點(diǎn)】掌握驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)原理【問(wèn)題導(dǎo)學(xué)】引入思考：十米跳臺(tái)跳水是種技術(shù)性較強(qiáng)的運(yùn)動(dòng).運(yùn)動(dòng)員在跳離平臺(tái)后筆直飛出，如果不計(jì)空氣阻力，思考：他在下落的過(guò)程中運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)是怎樣的？機(jī)械能是否守恒？1、認(rèn)真閱讀教材完成下列問(wèn)題：機(jī)械能守恒定律的條件是什么？要驗(yàn)證機(jī)械能守恒應(yīng)該創(chuàng)設(shè)什么樣的問(wèn)題情景？回顧以前學(xué)過(guò)的運(yùn)動(dòng)，哪種運(yùn)動(dòng)形式符合驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的條件？2、進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，并回答下面的問(wèn)題：1、該實(shí)驗(yàn)中選取被打點(diǎn)紙帶應(yīng)注意兩點(diǎn)：一是第一點(diǎn)O為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，O點(diǎn)的

2、速度應(yīng)為零。怎樣判別呢？2、是否需要測(cè)量重物的質(zhì)量？3、在架設(shè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng)注意什么？為什么？4、實(shí)驗(yàn)時(shí)，接通電源和釋放紙帶的順序怎樣？為什么？5、測(cè)量下落高度時(shí)，某同學(xué)認(rèn)為都必須從起始點(diǎn)算起，不能弄錯(cuò)。他的看法正確嗎？為了減小測(cè)量 h值的相對(duì)誤差，選取的各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)要離起始點(diǎn)適當(dāng)遠(yuǎn)些好，還是近些好？附：實(shí)驗(yàn)步驟1把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝在鐵架臺(tái)上，用導(dǎo)線將學(xué)生電源和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接好2把紙帶的一端用夾子固定在重錘上，另一端穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，用手豎直提起紙帶，使重錘?？吭诖螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器附近3接通電源，待計(jì)時(shí)器打點(diǎn)穩(wěn)定后再松開(kāi)紙帶，讓重錘自由下落，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)該在紙帶上打出一系列的點(diǎn)4重復(fù)上一步的過(guò)程，打三

3、到五條紙帶5選擇一條點(diǎn)跡清晰且第l、2點(diǎn)間距離接近2 mm的紙帶，在起始點(diǎn)標(biāo)上0，以后各點(diǎn)依次為1、2、3用刻度尺測(cè)量對(duì)應(yīng)下落的高度h1h2h3，記人表格中6用公式vn=hn+1+hn-1/2t，計(jì)算出各點(diǎn)的瞬時(shí)速度v1v2v3并記錄在表格中各計(jì)數(shù)點(diǎn) l 2 3 4 5 6下落高度 速度 勢(shì)能 動(dòng)能 結(jié)論7計(jì)算各點(diǎn)的重力勢(shì)能的減少量mgh。和動(dòng)能的增加量1/2mvn2，并進(jìn)行比較看是否相等，將數(shù)值填人表格內(nèi)注意事項(xiàng)：（1）安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，必須使兩紙帶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，可使摩擦阻力，空氣阻力相對(duì)減小。（3） 實(shí)驗(yàn)時(shí),必須先接通電源,讓打點(diǎn)計(jì)

4、時(shí)器工作正常后才能松開(kāi)紙帶讓重錘下落 （4）本實(shí)驗(yàn)因不需要知道重物動(dòng)能的具體數(shù)值,故不需要測(cè)出重物的質(zhì)量m. （5）實(shí)際上重物和紙帶下落過(guò)程中要克服阻力(主要是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的阻力)做功, 所以動(dòng)能的增加量EK必定稍小于勢(shì)能的減少量EP（電源頻率為50Hz）。鞏固訓(xùn)練：在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz，查得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=980m/s2。某同學(xué)選擇了一條理想的紙帶，用刻度尺測(cè)量時(shí)計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)刻度尺上的讀數(shù)如圖所示。圖中O點(diǎn)是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的第一個(gè)點(diǎn)，A、B、C、D分別是每打兩個(gè)點(diǎn)取出的計(jì)數(shù)點(diǎn)。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物由O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)：(1)重力勢(shì)能的減少量

5、為多少?(2)動(dòng)能的增加量是多少?(3)根據(jù)計(jì)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?【自我檢測(cè)】1、為進(jìn)行“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)，有下列器材可供選用：鐵架臺(tái)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，復(fù)寫(xiě)紙，紙帶，秒表，低壓直流電源，導(dǎo)線，電鍵，天平。其中不必要的器材有： ；缺少的器材 。2、在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí)，如果以v22為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出的圖線應(yīng)是 ，才能驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，其斜率等于 的數(shù)值。3、在做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出紙帶如圖3所示，其中A點(diǎn)為打下的第一個(gè)點(diǎn)，0、1、2為連續(xù)的計(jì)數(shù)點(diǎn)?，F(xiàn)測(cè)得兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離分別為s1、s2、s3、s4、s5、s6，已知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的打點(diǎn)時(shí)間間隔均為T。根據(jù)紙帶測(cè)量出的距離及打點(diǎn)的時(shí)間間隔，可以求出此實(shí)驗(yàn)過(guò)程中重錘下落運(yùn)動(dòng)的加速度大小表達(dá)式為：_ _ _。在打第5號(hào)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)，紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度大小的表達(dá)式為_(kāi) _ _。要驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，為減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)選擇打下第_號(hào)和第_號(hào)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的過(guò)程為研究對(duì)象。4、某次“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，用6V、50Hz的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的一條無(wú)漏點(diǎn)的紙帶，如圖4所示，O點(diǎn)為重錘下落的起點(diǎn)，選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)為A、B、C、D，各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O點(diǎn)的長(zhǎng)度已在圖上標(biāo)出，單位為毫米，重力加速度取9.8m/s2，若重錘質(zhì)量為1kg。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出B點(diǎn)時(shí)，重錘下落的速度vB= m