實驗：驗證機械能守恒定律

1、第第7章章 機械能守恒定律機械能守恒定律人教版物理第第7章章 機械能守恒定律機械能守恒定律人教版物理第第7章章 機械能守恒定律機械能守恒定律人教版物理*理解實驗原理，實驗思路和方法理解實驗原理，實驗思路和方法*驗證機械能守恒定律驗證機械能守恒定律第第7章章 機械能守恒定律機械能守恒定律人教版物理第第7章章 機械能守恒定律機械能守恒定律人教版物理用細(xì)繩把鐵鎖吊在高處，并把鐵鎖拉到鼻子尖前釋放，用細(xì)繩把鐵鎖吊在高處，并把鐵鎖拉到鼻子尖前釋放，保持頭的位置不動，鐵鎖擺回來時，會打著鼻子嗎？試試保持頭的位置不動，鐵鎖擺回來時，會打著鼻子嗎？試試看，并解釋為什么看，并解釋為什么第第7章章 機械能守恒定律

2、機械能守恒定律人教版物理第第7章章 機械能守恒定律機械能守恒定律人教版物理1在這個實驗里，我們來驗證機械能守恒定律：在重在這個實驗里，我們來驗證機械能守恒定律：在重力作用下，物體的力作用下，物體的_和和_可以互相轉(zhuǎn)化，但總可以互相轉(zhuǎn)化，但總的的_守恒守恒2某點瞬時速度的計算方法：勻變速直線運動中某段某點瞬時速度的計算方法：勻變速直線運動中某段時間內(nèi)的時間內(nèi)的_速度等于速度等于_3在本實驗中，重物拖著紙帶一起運動，重物在本實驗中，重物拖著紙帶一起運動，重物(連紙帶連紙帶)除受重力外，還會受到一些阻力重物會受到哪些阻力？除受重力外，還會受到一些阻力重物會受到哪些阻力？怎樣盡量減少這些阻力對實驗的影

3、響？怎樣盡量減少這些阻力對實驗的影響？答：答：_第第7章章 機械能守恒定律機械能守恒定律人教版物理答案：答案：1.重力勢能；動能；機械能重力勢能；動能；機械能2平均；這段時間中間時刻的瞬時速度平均；這段時間中間時刻的瞬時速度3重物重物(連紙帶連紙帶)會受到空氣阻力和紙帶與打點計時器會受到空氣阻力和紙帶與打點計時器限位孔之間的摩擦阻力；為減小空氣阻力，應(yīng)選取質(zhì)量大、限位孔之間的摩擦阻力；為減小空氣阻力，應(yīng)選取質(zhì)量大、體積小的重物為減小限位孔對紙帶的摩擦阻力，應(yīng)將打體積小的重物為減小限位孔對紙帶的摩擦阻力，應(yīng)將打點計時器豎直架穩(wěn)，釋放紙帶時手要持紙帶上端點計時器豎直架穩(wěn)，釋放紙帶時手要持紙帶上端第

4、第7章章 機械能守恒定律機械能守恒定律人教版物理第第7章章 機械能守恒定律機械能守恒定律人教版物理驗證機械能守恒定律驗證機械能守恒定律第第7章章 機械能守恒定律機械能守恒定律人教版物理只有重力做功的自由落體運動中，物體的重力勢能和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互相轉(zhuǎn)化，但總的機械能守恒利用打點計時器動能可以互相轉(zhuǎn)化，但總的機械能守恒利用打點計時器在紙帶上記錄下物體自由下落的高度在紙帶上記錄下物體自由下落的高度h并計算出瞬時速度并計算出瞬時速度v，從而驗證物體在自由下落過程中，重力勢能的減少量從而驗證物體在自由下落過程中，重力勢能的減少量EPmgh與物體動能的增加量與物體

5、動能的增加量EKmv2/2相等相等測定某點瞬時速度的方法是：物體做勻變速直線運動，測定某點瞬時速度的方法是：物體做勻變速直線運動，在某時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度在某時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度.第第7章章 機械能守恒定律機械能守恒定律人教版物理鐵架臺鐵架臺(帶鐵夾帶鐵夾)、電火花計時器或打點計時器；重錘、電火花計時器或打點計時器；重錘(帶紙帶夾帶紙帶夾)；紙帶；紙帶(數(shù)條數(shù)條)、復(fù)寫紙片、導(dǎo)線、毫米刻度尺、復(fù)寫紙片、導(dǎo)線、毫米刻度尺、低壓交流電源低壓交流電源注意：重錘應(yīng)選體積較小、質(zhì)量較大者，以減少空氣注意：重錘應(yīng)選體積較小、質(zhì)量較大者，以減少空氣阻力的影響又因無需測其質(zhì)

6、量，所以本實驗不用天平阻力的影響又因無需測其質(zhì)量，所以本實驗不用天平第第7章章 機械能守恒定律機械能守恒定律人教版物理在做在做“驗證機械能守恒定律驗證機械能守恒定律”實驗時，以下說法正確實驗時，以下說法正確的是的是()A選用重錘時，重的比輕的好選用重錘時，重的比輕的好B選用重錘時，密度大的比密度小的好選用重錘時，密度大的比密度小的好C選用重錘后要稱質(zhì)量選用重錘后要稱質(zhì)量D重錘所受重力要遠(yuǎn)大于它所受的空氣阻力和打點計重錘所受重力要遠(yuǎn)大于它所受的空氣阻力和打點計時器對紙帶的阻力時器對紙帶的阻力答案：答案：ABD第第7章章 機械能守恒定律機械能守恒定律人教版物理按圖按圖(甲甲)裝置豎直架穩(wěn)打點計時器

7、，并用導(dǎo)線將打點裝置豎直架穩(wěn)打點計時器，并用導(dǎo)線將打點計時器接在計時器接在46V交流電源上交流電源上將長約將長約1m的紙帶用小夾子固定在重物上后穿過打點的紙帶用小夾子固定在重物上后穿過打點計時器，用手提著紙帶，使重物靜止在靠近打點計時器的計時器，用手提著紙帶，使重物靜止在靠近打點計時器的地方地方接通電源，松開紙帶，讓重物自由下落，計時器就接通電源，松開紙帶，讓重物自由下落，計時器就在紙帶上打下一系列的點在紙帶上打下一系列的點第第7章章 機械能守恒定律機械能守恒定律人教版物理換幾條紙帶，重復(fù)上面的換幾條紙帶，重復(fù)上面的實驗實驗第第7章章 機械能守恒定律機械能守恒定律人教版物理在取下的紙帶中挑選第

8、一、二兩點間距離接近在取下的紙帶中挑選第一、二兩點間距離接近2mm且點跡清晰的紙帶進行測量先記下第一點且點跡清晰的紙帶進行測量先記下第一點0的位置，再任的位置，再任意取五個點意取五個點1,2,3,4,5，用刻度尺測出距，用刻度尺測出距0點的相應(yīng)距離，如圖點的相應(yīng)距離，如圖(乙乙)所示所示計算出各點對應(yīng)的瞬時速度計算出各點對應(yīng)的瞬時速度v1，v2，v3，.計算各點對應(yīng)的勢能減少量計算各點對應(yīng)的勢能減少量mghn并和動能增加量并和動能增加量mvn2/2進行比較進行比較.第第7章章 機械能守恒定律機械能守恒定律人教版物理(1)應(yīng)盡可能控制實驗條件，即應(yīng)滿足機械能守恒的條應(yīng)盡可能控制實驗條件，即應(yīng)滿足

9、機械能守恒的條件，這就要盡量減少各種阻力，采取的措施有：件，這就要盡量減少各種阻力，采取的措施有：鐵架臺應(yīng)豎直安裝，可使紙帶所受阻力減小鐵架臺應(yīng)豎直安裝，可使紙帶所受阻力減小應(yīng)選用質(zhì)量和密度較大的重物，增大重力可使阻力應(yīng)選用質(zhì)量和密度較大的重物，增大重力可使阻力的影響相對減小，增大密度可以減小體積，可使空氣阻力的影響相對減小，增大密度可以減小體積，可使空氣阻力減小減小第第7章章 機械能守恒定律機械能守恒定律人教版物理(2)應(yīng)先接通電源讓打點計時器開始打點，再放開紙帶應(yīng)先接通電源讓打點計時器開始打點，再放開紙帶讓重錘下落讓重錘下落(3)選取紙帶的原則是：選取紙帶的原則是：點跡清晰點跡清晰所打點呈

10、一條直線所打點呈一條直線第第7章章 機械能守恒定律機械能守恒定律人教版物理第第7章章 機械能守恒定律機械能守恒定律人教版物理由于測量長度帶來的誤差屬偶然誤差，減小辦法：由于測量長度帶來的誤差屬偶然誤差，減小辦法：一是測距離時都應(yīng)從一是測距離時都應(yīng)從0點量起，二是多測幾次取平均值點量起，二是多測幾次取平均值實際上重物和紙帶下落過程中要克服阻力實際上重物和紙帶下落過程中要克服阻力(主要是打主要是打點計時器的阻力點計時器的阻力)做功，故動能的增加量做功，故動能的增加量EK必定稍小于勢必定稍小于勢能的減小量能的減小量EP，這屬于系統(tǒng)誤差，這屬于系統(tǒng)誤差第第7章章 機械能守恒定律機械能守恒定律人教版物理

11、第第7章章 機械能守恒定律機械能守恒定律人教版物理 在在“驗證機械能守恒定律驗證機械能守恒定律”的實驗中，下面列出一的實驗中，下面列出一些實驗步驟：些實驗步驟：A用天平稱出重物和夾子的重量用天平稱出重物和夾子的重量B把重物系在夾子上把重物系在夾子上C將紙帶穿過計時器，上端用手提著，下端夾上系住將紙帶穿過計時器，上端用手提著，下端夾上系住重物的夾子，再把紙帶向上拉，讓夾子靠近打點計時器靜重物的夾子，再把紙帶向上拉，讓夾子靠近打點計時器靜止止D把打點計時器接在學(xué)生電源的交流輸出端，把輸出把打點計時器接在學(xué)生電源的交流輸出端，把輸出電壓調(diào)至電壓調(diào)至6V(電源不接通電源不接通)第第7章章 機械能守恒定

12、律機械能守恒定律人教版物理E把打點計時器固定在桌邊的鐵架臺上，使兩個限位把打點計時器固定在桌邊的鐵架臺上，使兩個限位孔在同一豎直線上孔在同一豎直線上F在紙帶上選取幾個點，進行測量和記錄數(shù)據(jù)在紙帶上選取幾個點，進行測量和記錄數(shù)據(jù)G用秒表測出重物下落時間用秒表測出重物下落時間H接通電源，待計時器響聲穩(wěn)定后釋放紙帶接通電源，待計時器響聲穩(wěn)定后釋放紙帶I切斷電源切斷電源J更換紙帶，重新進行兩次更換紙帶，重新進行兩次K在三條紙帶中選出較好的一條在三條紙帶中選出較好的一條L進行計算，得出結(jié)論，完成報告進行計算，得出結(jié)論，完成報告M拆下導(dǎo)線，整理器材拆下導(dǎo)線，整理器材第第7章章 機械能守恒定律機械能守恒定律

13、人教版物理以上步驟中，不必要的有以上步驟中，不必要的有_，正確步驟的合理，正確步驟的合理順序是順序是_(填寫字母填寫字母)解析：解析：只為了驗證機械能守恒，沒必要稱量重物的質(zhì)只為了驗證機械能守恒，沒必要稱量重物的質(zhì)量打點計時器本身就是計時儀器，不再需要秒表量打點計時器本身就是計時儀器，不再需要秒表答案：答案：AG；EDBCHIJMKFL點評：點評：做實驗，要了解其目的、原理、器材及其思路，做實驗，要了解其目的、原理、器材及其思路，才能很好的把握過程才能很好的把握過程(步驟步驟)無需死記硬背無需死記硬背第第7章章 機械能守恒定律機械能守恒定律人教版物理 (2010廣州高一檢測廣州高一檢測)用如圖

14、所示的實驗裝置驗證用如圖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(xué)生電源，輸出電壓機械能守恒定律，實驗所用的電源為學(xué)生電源，輸出電壓有有6V的交流電和直流電兩種重錘從高處由靜止開始下落，的交流電和直流電兩種重錘從高處由靜止開始下落，重錘上拖著的紙帶通過打點計時器打出一系列的點，對紙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帶上的點的痕跡進行測量，即可驗證機械能守恒定律. 第第7章章 機械能守恒定律機械能守恒定律人教版物理下面列舉了該實驗的幾個操作步驟：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；按照圖示的裝置安裝器件

15、；B將打點計時器接到電源的直流輸出端上；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(zhì)量；用天平測量出重錘的質(zhì)量；D釋放懸掛紙帶的夾子，同時接通電源開關(guān)打出一條釋放懸掛紙帶的夾子，同時接通電源開關(guān)打出一條紙帶；紙帶；E測量打出的紙帶上某些點之間的距離；測量打出的紙帶上某些點之間的距離；第第7章章 機械能守恒定律機械能守恒定律人教版物理F根據(jù)測量的結(jié)果計算重錘下落過程中減少的重力勢根據(jù)測量的結(jié)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能是否等于增加的動能指出其中沒有必要進行的或者操作不恰當(dāng)?shù)牟襟E，并指出其中沒有必要進行的或者操作不恰當(dāng)?shù)牟襟E，并說明其原因說明其原因答案：答案

16、：步驟步驟B是錯誤的，應(yīng)該接到電源的交流輸出是錯誤的，應(yīng)該接到電源的交流輸出端步驟端步驟D是錯誤的，應(yīng)該先接通電源，待打點穩(wěn)定后再釋是錯誤的，應(yīng)該先接通電源，待打點穩(wěn)定后再釋放紙帶步驟放紙帶步驟C不必要，因為根據(jù)測量原理，重錘的動能和不必要，因為根據(jù)測量原理，重錘的動能和勢能中都包含了質(zhì)量勢能中都包含了質(zhì)量m，可以約去，可以約去.第第7章章 機械能守恒定律機械能守恒定律人教版物理 (江蘇鹽城中學(xué)高一檢測江蘇鹽城中學(xué)高一檢測)在在“驗證機械能守恒定律驗證機械能守恒定律”的實驗中，已知打點計時器所用電源的頻率為的實驗中，已知打點計時器所用電源的頻率為50Hz.查得當(dāng)查得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣鹊氐闹亓铀?/p>

17、度g9.8m/s2，測得所用的重物的質(zhì)量為，測得所用的重物的質(zhì)量為1.00kg.實驗中得到一條點跡清晰的紙帶，把第一個點記作實驗中得到一條點跡清晰的紙帶，把第一個點記作O，另選連續(xù)的另選連續(xù)的4個點個點A、B、C、D作為測量的點經(jīng)測量知道作為測量的點經(jīng)測量知道A、B、C、D各點到各點到O的距離分別為的距離分別為62.99cm、70.18cm、77.76cm、85.73cm.第第7章章 機械能守恒定律機械能守恒定律人教版物理(1)根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物由根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物由O點運動到點運動到C點，重力勢點，重力勢能 的 減 少 量 等 于能 的 減 少 量 等 于 _ _ _ _ _ _ _

18、 _ J ， 動 能 的 增 加 量 等 于， 動 能 的 增 加 量 等 于_J(取取3位有效數(shù)字位有效數(shù)字)第第7章章 機械能守恒定律機械能守恒定律人教版物理( 2 ) 實 驗 中 產(chǎn) 生 系 統(tǒng) 誤 差 的 原 因 主 要 是實 驗 中 產(chǎn) 生 系 統(tǒng) 誤 差 的 原 因 主 要 是_為了減小誤差，懸掛在紙帶下的重為了減小誤差，懸掛在紙帶下的重物的質(zhì)量應(yīng)選擇物的質(zhì)量應(yīng)選擇_(3)如果以如果以v2/2為縱軸，以為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出為橫軸，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出的的v2/2h圖線是圖線是_，該線的斜率等于，該線的斜率等于_第第7章章 機械能守恒定律機械能守恒定律人教版物理解析：解析

19、：(1)先判定先判定D點的可靠性，即判定點的可靠性，即判定SBCSAB是否等是否等于于SCDSBC.如相等如相等(或在誤差范圍內(nèi)或在誤差范圍內(nèi))，D點就可靠點就可靠(即在即在D點之前物點之前物體做自由落體運動體做自由落體運動)，就可利用，就可利用第第7章章 機械能守恒定律機械能守恒定律人教版物理答案：答案：(1)7.627.56(2)打點計時器對紙帶的摩擦力；較重的打點計時器對紙帶的摩擦力；較重的(3)一條過原點的傾斜直線；當(dāng)?shù)刂亓铀俣纫粭l過原點的傾斜直線；當(dāng)?shù)刂亓铀俣?9.80m/s2)點評：點評：在驗證機械能守恒定律的實驗中，誤差的一部在驗證機械能守恒定律的實驗中，誤差的一部分來自于空

20、氣阻力及紙帶和打點計時器限位孔之間的摩擦，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(yīng)等于動能增加量和克服阻力做功之和，故重力勢能的減少應(yīng)等于動能增加量和克服阻力做功之和，所以此題在計算結(jié)果上肯定是重力勢能減少的多，動能增所以此題在計算結(jié)果上肯定是重力勢能減少的多，動能增加的少，其差值除偶然誤差外，就是上述原因造成的加的少，其差值除偶然誤差外，就是上述原因造成的第第7章章 機械能守恒定律機械能守恒定律人教版物理 (哈師大附中高一檢測哈師大附中高一檢測)在當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹樵诋?dāng)?shù)刂亓铀俣葹?.8m/s2的實驗室內(nèi)進行驗證機械能守恒定律的實驗中，所用電源的實驗室內(nèi)進行驗證

21、機械能守恒定律的實驗中，所用電源的頻率為的頻率為50Hz.一同學(xué)選擇了一條理想紙帶，用刻度尺測量一同學(xué)選擇了一條理想紙帶，用刻度尺測量時各計時點位置對應(yīng)刻度尺上的讀數(shù)如圖所示圖中時各計時點位置對應(yīng)刻度尺上的讀數(shù)如圖所示圖中O是自是自由落體的初始第一點，由落體的初始第一點，A、B、C、D是紙帶上連續(xù)的幾個點，是紙帶上連續(xù)的幾個點，圖中數(shù)值的單位為厘米根據(jù)實驗并結(jié)合紙帶回答下列問圖中數(shù)值的單位為厘米根據(jù)實驗并結(jié)合紙帶回答下列問題：題：第第7章章 機械能守恒定律機械能守恒定律人教版物理實驗時要從幾條紙帶中挑選第一、二兩點間的距離接實驗時要從幾條紙帶中挑選第一、二兩點間的距離接近近_并且點跡清晰的紙帶

22、進行測量；并且點跡清晰的紙帶進行測量；若重錘質(zhì)量為若重錘質(zhì)量為mkg，則重錘從開始下落到，則重錘從開始下落到B點時，減少點時，減少的重力勢能為的重力勢能為_J；(數(shù)字部分保留三位有效數(shù)字?jǐn)?shù)字部分保留三位有效數(shù)字)若重錘質(zhì)量為若重錘質(zhì)量為mkg，則重錘到，則重錘到B點時，重錘的動能為點時，重錘的動能為_J(數(shù)字部分保留三位有效數(shù)字?jǐn)?shù)字部分保留三位有效數(shù)字)答案：答案：2mm6.88m6.82m第第7章章 機械能守恒定律機械能守恒定律人教版物理 (2010海南高考改編海南高考改編)利用氣墊導(dǎo)軌驗證機械能守利用氣墊導(dǎo)軌驗證機械能守恒定律，實驗裝置示意圖如圖所示：恒定律，實驗裝置示意圖如圖所示：第第7

23、章章 機械能守恒定律機械能守恒定律人教版物理(1)實驗步驟：實驗步驟：將氣墊導(dǎo)軌放在水平面上，桌面高度不低于將氣墊導(dǎo)軌放在水平面上，桌面高度不低于1m，將，將導(dǎo)軌調(diào)至水平；導(dǎo)軌調(diào)至水平；用游標(biāo)卡尺測量擋光條的寬度為用游標(biāo)卡尺測量擋光條的寬度為l9.30mm.由導(dǎo)軌標(biāo)尺讀出兩光電門中心之間的距離由導(dǎo)軌標(biāo)尺讀出兩光電門中心之間的距離s_cm.將滑塊移至光電門將滑塊移至光電門1左側(cè)某處，待砝碼靜止不動時，左側(cè)某處，待砝碼靜止不動時，釋放滑塊，要求砝碼落地前擋光條已能過光電門釋放滑塊，要求砝碼落地前擋光條已能過光電門2；第第7章章 機械能守恒定律機械能守恒定律人教版物理從數(shù)字計時器從數(shù)字計時器(圖中未

24、畫出圖中未畫出)上分別讀出擋光條通過光上分別讀出擋光條通過光電門電門1和光電門和光電門2所用的時間所用的時間t1和和t2；用天平稱出滑塊和擋光條的總質(zhì)量用天平稱出滑塊和擋光條的總質(zhì)量M，再稱出托盤和，再稱出托盤和砝碼的總質(zhì)量砝碼的總質(zhì)量m.第第7章章 機械能守恒定律機械能守恒定律人教版物理(2)用表示直接測量量的字母寫出下列所示物理量的表用表示直接測量量的字母寫出下列所示物理量的表達式；達式；滑塊通過光電門滑塊通過光電門1和光電門和光電門2的瞬時速度分別為的瞬時速度分別為v1_和和v2_.當(dāng)滑塊通過光電門當(dāng)滑塊通過光電門1和光電門和光電門2時，系統(tǒng)時，系統(tǒng)(包括滑塊、包括滑塊、擋光條、托盤和砝

25、碼擋光條、托盤和砝碼)的總動能分別為的總動能分別為Ek1_和和Ek2_.在滑塊從光電門在滑塊從光電門1運動到光電門運動到光電門2的過程中，系統(tǒng)勢的過程中，系統(tǒng)勢能的減少量能的減少量Ep_(重力加速度為重力加速度為g)(3)如果如果Ep_，則可認(rèn)為驗證了機械能守恒定，則可認(rèn)為驗證了機械能守恒定律律第第7章章 機械能守恒定律機械能守恒定律人教版物理第第7章章 機械能守恒定律機械能守恒定律人教版物理點評：點評：氣墊導(dǎo)軌與滑塊之間靠空氣接觸，二者之間的氣墊導(dǎo)軌與滑塊之間靠空氣接觸，二者之間的摩擦很小，可以忽略不計，所以在用此裝置做實驗時，沒摩擦很小，可以忽略不計，所以在用此裝置做實驗時，沒有必要再平衡摩擦力了有必