授課用：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律

1、第五章 機(jī)械能及其守恒定律9、實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律1實(shí)驗(yàn)原理在自由落體運(yùn)動(dòng)中，若物體下落高度h 時(shí)的速度為v ,則hvmgh =mv 2122實(shí)驗(yàn)器材實(shí)驗(yàn)器材：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、復(fù)寫紙、重物、刻度尺、鐵架臺(tái)（帶鐵夾）、學(xué)生電源等。夾子打點(diǎn)計(jì)時(shí)器紙帶重物？鐵架臺(tái)34、選擇合適的紙帶，處理數(shù)據(jù)。3、更換紙帶，重復(fù)幾次。1、將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上，把紙帶的一端用夾子固定在重物上，另一端穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔。實(shí)驗(yàn)步驟2、用手提著紙帶使重物停靠在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近。然后先接通電源，再松開紙帶，讓重物自由下落。4問題1本實(shí)驗(yàn)要不要測量物體的質(zhì)量？mgh =mv 212gh =v 212無需測量物體的

2、質(zhì)量如果實(shí)驗(yàn)要求計(jì)算勢能和動(dòng)能的具體數(shù)據(jù)，那就必須要知道物體的質(zhì)量。5問題2紙帶上的第一個(gè)點(diǎn)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)0 （起始點(diǎn)的速度應(yīng)該為零，即打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下第一個(gè)點(diǎn)時(shí)紙帶剛開始下落）。gh =v 21212x = gt2 = 9.80.022m 210-3m = 2 mm12h起始點(diǎn)對(duì)于實(shí)際獲得的紙帶，如何判定紙帶上的第一個(gè)點(diǎn)就是紙帶剛開始下落時(shí)打下的呢？紙帶上的頭兩個(gè)點(diǎn)間的距離應(yīng)接近2mm。6思考可以回避起始點(diǎn)嗎（即處理紙帶時(shí)可以不用到起始點(diǎn)嗎）?我們可以選取A、B兩點(diǎn)，比較它們的機(jī)械能EA和EB。若以點(diǎn)B為0 勢能點(diǎn)，則有：EKAmghEKBhAB7問題3如何測量物體的瞬時(shí)速度?x = vA

3、(2t) + a(2t)212vAC = = vA + atx2tvB = vA + atvB = vACv0tvAt 2tvBvC做勻變速運(yùn)動(dòng)的紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度，等于相鄰兩點(diǎn)間的平均速度。8思考速度能不能用 v = 2gh 或 v = gt 計(jì)算？這種方法認(rèn)為加速度為g ，由于各種摩擦阻力不可避免，所以實(shí)際加速度必將小于g，這樣將得到機(jī)械能增加的結(jié)論，有阻力作用機(jī)械能應(yīng)該是減少的，故這種方法也不能用。這種方法是根據(jù)機(jī)械能守恒定律得到的，而我們的目的就是驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，所以不能用。9注意事項(xiàng)4、實(shí)驗(yàn)用的紙帶一般小于1m ，從起始點(diǎn)開始大約能打出20 個(gè)點(diǎn)左右。末位置的點(diǎn)可選擇倒數(shù)第一個(gè)

4、點(diǎn)或倒數(shù)第二個(gè)點(diǎn)，從這一個(gè)點(diǎn)向前數(shù)46 個(gè)點(diǎn)當(dāng)初位置的點(diǎn)，可以減小這兩個(gè)點(diǎn)的瞬時(shí)速度以及兩點(diǎn)之間距離（高度h）測量的誤差。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，增大重力可可使阻力的影響相對(duì)減小，增大密度可以減小體積，可使空氣阻力減小。3、選用紙帶時(shí)應(yīng)盡量挑選第一、二點(diǎn)間距接近2mm的點(diǎn)跡清晰且各點(diǎn)呈一條直線的紙帶。10誤差分析1、偶然誤差：測量長度時(shí)會(huì)帶來誤差2、系統(tǒng)誤差：實(shí)驗(yàn)中重物和紙帶下落過程中要克服阻力（主要是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的阻力）做功，故動(dòng)能的增加量EK 必定稍小于勢能的減少量EP 。11數(shù)據(jù)記錄測量點(diǎn)n123456高度hn /m速度vn /m/s勢能EP /J動(dòng)能E