實驗驗證機(jī)械能守恒

1、9 9實驗：驗證機(jī)械能守恒定律本實驗借助的物理現(xiàn)象是：本實驗借助的物理現(xiàn)象是：自自由由落落體體運運動動請同學(xué)們完成以下填空：請同學(xué)們完成以下填空：物體做自由落體運動，只有物體做自由落體運動，只有_ 做功，物體的做功，物體的 _與與_ 相互轉(zhuǎn)化，但總的機(jī)械能不變。相互轉(zhuǎn)化，但總的機(jī)械能不變。若物體的某一時刻的瞬時速度是若物體的某一時刻的瞬時速度是v，下落高度是，下落高度是h,則有則有_21mgh2mvhv請同學(xué)們閱讀教材請同學(xué)們閱讀教材“實驗實驗方法方法”部分并回答以下問部分并回答以下問題題1、本實驗需要哪些器材？、本實驗需要哪些器材？2、簡述實驗步驟、簡述實驗步驟3、本實驗要不要測物體的質(zhì)量？

2、、本實驗要不要測物體的質(zhì)量？4、討論課文中、討論課文中“紙帶上某兩點紙帶上某兩點”如如何選??？何選??？5、重物的速度如何測量？、重物的速度如何測量？我們分別回答以上問題我們分別回答以上問題1、本實驗需要哪些器材？、本實驗需要哪些器材？電火花計時器（或電磁打點計時電火花計時器（或電磁打點計時器）器）重物重物 紙帶紙帶鐵架臺（帶鐵夾）鐵架臺（帶鐵夾）刻度尺刻度尺我們分別回答以上問題我們分別回答以上問題2、簡述實驗步驟、簡述實驗步驟按照課本所示裝置安裝打點計時器按照課本所示裝置安裝打點計時器將紙帶穿過計時器，下端與重物相連將紙帶穿過計時器，下端與重物相連先接通電源后釋放紙帶先接通電源后釋放紙帶更換紙

3、帶，重復(fù)以上步驟更換紙帶，重復(fù)以上步驟選擇紙帶，處理數(shù)據(jù)選擇紙帶，處理數(shù)據(jù)我們分別回答以上問題我們分別回答以上問題3、本實驗要不要測物體的質(zhì)量？、本實驗要不要測物體的質(zhì)量？只證明如果實驗要求計算勢能和動能的具體數(shù)據(jù)，那就必須知道物體的質(zhì)量（即：課本中所說的用天平測物體的質(zhì)量）我們分別回答以上問題我們分別回答以上問題4、討論課文中、討論課文中“紙帶上紙帶上某兩點某兩點的距離等的距離等于重物下落的高度于重物下落的高度-”中的中的“某兩點某兩點”如如何選??？何選取？21mgh2mvhv我們驗證我們驗證：需要從需要從起始點起始點開始算起，如右圖：開始算起，如右圖：許多材料上指出：許多材料上指出：選取第

4、選取第1、2兩點間距兩點間距2mm的紙帶的紙帶，即在打第，即在打第1個點的瞬間，紙帶開始下落，實際上在操作中這是很難控制的，個點的瞬間，紙帶開始下落，實際上在操作中這是很難控制的，所以只要保證操作正確即可，誤差也不會太大。所以只要保證操作正確即可，誤差也不會太大。我們分別回答以上問題我們分別回答以上問題實際上我們完全可以回避起始點的實際上我們完全可以回避起始點的7113我們可以選取我們可以選取7、13兩點，比較它們的機(jī)械能兩點，比較它們的機(jī)械能E7和和E13,以點以點13為為0勢能參考點，則有：勢能參考點，則有： EK7mghEK13這樣，紙帶上打出起始點這樣，紙帶上打出起始點0后的第一個后的

5、第一個0.02s內(nèi)的位移是否接近內(nèi)的位移是否接近2mm，以及第一個點是否清晰就無關(guān)緊要了，以及第一個點是否清晰就無關(guān)緊要了回避第一個計時點的原因也包括實驗時手提紙帶的不穩(wěn)定，使第一回避第一個計時點的原因也包括實驗時手提紙帶的不穩(wěn)定，使第一個計時點打出的點跡過大，從而測量誤差加大。個計時點打出的點跡過大，從而測量誤差加大。我們分別回答以上問題我們分別回答以上問題5、重物的速度如何測量？、重物的速度如何測量？重物的速度可以用大家熟悉的方法從重物的速度可以用大家熟悉的方法從紙帶測出，這樣也就知道了它在各點紙帶測出，這樣也就知道了它在各點的瞬時速度，從而得到它在各點的動的瞬時速度，從而得到它在各點的動

6、能。比較重物在某兩點的動能與勢能能。比較重物在某兩點的動能與勢能之和，就能驗證機(jī)械能是否守恒。之和，就能驗證機(jī)械能是否守恒。利用勻變速直線運動的規(guī)律利用勻變速直線運動的規(guī)律可以用可以用 AC 的平均速度代表的平均速度代表 B 的瞬時速度。的瞬時速度。BACvv請同學(xué)們獨立推導(dǎo)此表達(dá)式請同學(xué)們獨立推導(dǎo)此表達(dá)式利用勻變速直線運動的規(guī)律利用勻變速直線運動的規(guī)律如圖如圖A、B、C是紙帶上相是紙帶上相鄰的三個點，紙帶以加速鄰的三個點，紙帶以加速度度a做勻加速運動，所以做勻加速運動，所以A、C兩點的距離可以表示為：兩點的距離可以表示為：a2ACAxvvtt21(2 )(2 )2AxvtatBAvvatBA

7、Cvv結(jié)合結(jié)合v-t圖象了解圖象了解瞬時速度和時間中瞬時速度和時間中點的平均速度相等點的平均速度相等的物理意義的物理意義利用勻變速直線運動的規(guī)律利用勻變速直線運動的規(guī)律計算物體的速度，可有三種方法計算物體的速度，可有三種方法12nnvgh、2nnvgt、1132nnnhhvT、第第1種方法種方法是根據(jù)機(jī)械能守恒是根據(jù)機(jī)械能守恒定律得到的，而我們的目的就定律得到的，而我們的目的就是驗證機(jī)械能守恒定律，所以是驗證機(jī)械能守恒定律，所以不能用不能用第第2種方法種方法認(rèn)為加速度為認(rèn)為加速度為g，由，由于各種摩擦阻力不可避免，所于各種摩擦阻力不可避免，所以實際加速度必將小于以實際加速度必將小于g，這，這樣

8、將得到機(jī)械能增加的結(jié)論，樣將得到機(jī)械能增加的結(jié)論，有阻力作用機(jī)械能應(yīng)該是減少有阻力作用機(jī)械能應(yīng)該是減少的，故這種方法也不能用的，故這種方法也不能用怎樣減少阻力？怎樣減少阻力？1、安裝打點計時器時，、安裝打點計時器時，必須使兩紙帶限位孔在同必須使兩紙帶限位孔在同一豎直線上，以減小摩擦一豎直線上，以減小摩擦阻力。阻力。2、應(yīng)選用質(zhì)量和密度較、應(yīng)選用質(zhì)量和密度較大的重物，可使摩擦阻力，大的重物，可使摩擦阻力，空氣阻力相對減小。空氣阻力相對減小。以哪兩個點作為始末位置最為合適？以哪兩個點作為始末位置最為合適？實驗用的紙帶一般小于實驗用的紙帶一般小于1m，從，從起始點開始大約能打出起始點開始大約能打出2

9、0個點個點左右。末位置的點可選擇倒數(shù)左右。末位置的點可選擇倒數(shù)第一個點或倒數(shù)第二個點，從第一個點或倒數(shù)第二個點，從這一個點向前數(shù)這一個點向前數(shù)46個點當(dāng)初個點當(dāng)初位置的點，可以減小這兩個點位置的點，可以減小這兩個點的瞬時速度以及兩點之間距離的瞬時速度以及兩點之間距離（高度（高度h）測量的誤差。）測量的誤差。因重物下落中要克服阻力做功，因重物下落中要克服阻力做功，實驗的動能增加量必定稍小于實驗的動能增加量必定稍小于重力勢能減少量重力勢能減少量可以多次測量?？梢远啻螠y量。實驗報告的主要內(nèi)容實驗報告的主要內(nèi)容1、為進(jìn)行“驗證機(jī)械能守恒定律”的實驗，有下列器材可供選用：鐵架臺，打點計時器，復(fù)寫紙，紙帶

10、，秒表，低壓直流電源，導(dǎo)線，電鍵，天平。其中不必要的器材有： ；缺少的器材是 。不必要的器材有：秒表、低壓直流電源、天平。不必要的器材有：秒表、低壓直流電源、天平。缺少的器材是低壓交流電源、重錘、刻度尺缺少的器材是低壓交流電源、重錘、刻度尺通過原點的直線、通過原點的直線、g.2、在驗證機(jī)械能守恒定律時，如果以v22為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出的圖線應(yīng)是 ，才能驗證機(jī)械能守恒定律，其斜率等于 的數(shù)值。3、某次、某次“驗證機(jī)械能守恒定律驗證機(jī)械能守恒定律”的實驗中，用的實驗中，用6V、50Hz的打的打點計時器打出的一條無漏點的紙帶，如圖點計時器打出的一條無漏點的紙帶，如圖4所示，所示，O點

11、為重錘下落點為重錘下落的起點，選取的計數(shù)點為的起點，選取的計數(shù)點為A、B、C、D，各計數(shù)點到，各計數(shù)點到O點的長度已點的長度已在圖上標(biāo)出，單位為毫米，重力加速度取在圖上標(biāo)出，單位為毫米，重力加速度取9.8m/s2，若重錘質(zhì)量為，若重錘質(zhì)量為1kg。打點計時器打出打點計時器打出B點時，重錘下落的速度點時，重錘下落的速度vB= m/s，重，重錘的動能錘的動能EkB= J。從開始下落算起，打點計時器打從開始下落算起，打點計時器打B點時，重錘的重力勢能減點時，重錘的重力勢能減小量為小量為 J。根據(jù)紙帶提供的數(shù)據(jù)，在誤差允許的范圍內(nèi)，重錘從靜止開根據(jù)紙帶提供的數(shù)據(jù)，在誤差允許的范圍內(nèi)，重錘從靜止開始到打出始到打出B點的過程中，得到的結(jié)論是點的過程中，得到的結(jié)論是