高中物理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律

1、高中物理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律第1頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)3分，星期四9實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律第2頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)3分，星期四復(fù)習(xí)回顧1、什么叫機(jī)械能守恒？2、機(jī)械能守恒的條件是什么？3、自由落體運(yùn)動(dòng)的物體，機(jī)械能守恒嗎？ 質(zhì)量為m的物體從O點(diǎn)自由下落，以地面為零參考面，經(jīng)過(guò)A、B兩點(diǎn)的速度分別為VA和VB，A、B兩點(diǎn)距地面的高度分別為hA、hB。4、如何推導(dǎo)機(jī)械能守恒的表達(dá)式？第3頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)3分，星期四本實(shí)驗(yàn)借助實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證機(jī)械能守恒定律自由落體運(yùn)動(dòng)第4頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)3分，星期四

2、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 212第5頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)3分，星期四實(shí)驗(yàn)原理2A2B2121mvmvmgh-=？ 要證明上式是否成立，需要測(cè)量哪些物理量？如何測(cè)量這些物理量？第6頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)3分，星期四測(cè)量這些物理量，需要哪些器材？實(shí)驗(yàn)器材重物、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、交流電源、鐵架臺(tái)、夾子、毫米刻度尺第7頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)3分，星期四實(shí)驗(yàn)步驟與操作1、選擇重物時(shí)，選輕一點(diǎn)的好還是重一點(diǎn)的好？為什么？ 我們要求重物作自由落體運(yùn)動(dòng)，而阻力是不可避免地存在的，為了減少

3、阻力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，應(yīng)采用密度較大的重物。第8頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)3分，星期四實(shí)驗(yàn)步驟與操作2、安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，應(yīng)注意什么問(wèn)題？ 計(jì)時(shí)器平面與紙帶限位孔調(diào)整在豎直方向，計(jì)時(shí)器要穩(wěn)定在鐵架臺(tái)上，并將計(jì)時(shí)器伸出桌外。3、這樣做的目的是什么? 減小紙帶與限位孔的摩擦帶來(lái)的實(shí)驗(yàn)誤差；保證重物有足夠的下落空間，以便在紙帶上能夠打出較多的點(diǎn)，有利于進(jìn)行計(jì)算 第9頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)3分，星期四實(shí)驗(yàn)步驟與操作4、實(shí)驗(yàn)時(shí)，接通電源和釋放紙帶的順序怎樣？先通電源，再釋放紙帶5、釋放紙帶時(shí)應(yīng)注意什么問(wèn)題？ 釋放重物前，重物應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，以便能打出較多的點(diǎn)。拉穩(wěn)紙

4、帶的上端，確保重物由靜止釋放。第10頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)3分，星期四按如下實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)1.按照課本所示裝置安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器2.將紙帶穿過(guò)計(jì)時(shí)器，下端與重物相連3.接通電源，待計(jì)時(shí)器工作穩(wěn)定后釋放紙帶4.及時(shí)切斷電源，取下紙帶，標(biāo)上紙帶號(hào)5.更換紙帶，重復(fù)以上步驟6.整理器材，使器材復(fù)位實(shí)驗(yàn)步驟與操作第11頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)3分，星期四問(wèn)題1本實(shí)驗(yàn)要不要測(cè)量物體的質(zhì)量？mgh =mv 212gh =v 212無(wú)需測(cè)量物體的質(zhì)量如果實(shí)驗(yàn)要求計(jì)算勢(shì)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。第12頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)3分，

5、星期四問(wèn)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(kāi)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(kāi)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。第13頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)3分，星期四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(shì)能點(diǎn)，則有：EKAmghEKBhAB第14頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，10

6、點(diǎn)3分，星期四數(shù)據(jù)處理7113我們可以選取7、13兩點(diǎn)，比較它們的機(jī)械能E7和E13,以點(diǎn)13為0勢(shì)能參考點(diǎn)，則有： EK7mghEK13第15頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)3分，星期四驗(yàn)證： 計(jì)時(shí)器打下的第一個(gè)點(diǎn)作為起始點(diǎn)，適當(dāng)大距離后選一個(gè)點(diǎn)作終點(diǎn)Vh數(shù)據(jù)處理注意：必須保證紙帶上的第一個(gè)點(diǎn)跡清晰，且是放手時(shí)打下的第一個(gè)點(diǎn)。第16頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)3分，星期四數(shù)據(jù)處理 M kgh m VAm/s VBm/s勢(shì)能減少量mgh(J)動(dòng)能增加量EK(J)1234通過(guò)本實(shí)驗(yàn)，我們可以得到的結(jié)論是： 第17頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)3分，星期四

7、0hv 212圖象法處理數(shù)據(jù)gh =v 212該圖象的斜率表示什么？為什么圖象通過(guò)原點(diǎn)？第18頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)3分，星期四誤差分析 因重物下落中要克服阻力做功，實(shí)驗(yàn)的動(dòng)能增加量必定稍小于重力勢(shì)能減少量第19頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)3分，星期四辨析計(jì)算物體的速度，可有三種方法第1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，所以不能用第2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第20頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20

8、日，10點(diǎn)3分，星期四例1.“驗(yàn)證牛頓第二定律”及“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，它們的共同之處是 A都要用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器B都要用天平測(cè)質(zhì)量C都要用刻度尺測(cè)位移D都要計(jì)算瞬時(shí)速度AC練習(xí)1.在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，需直接測(cè)量的物理量是 A重物的質(zhì)量B重力加速度C重物下落的高度D與下落高度對(duì)應(yīng)的重物的瞬時(shí)速度C第21頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)3分，星期四例2.在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，下列操作正確的是 A先釋放重物，后接通電源B用秒表測(cè)量重物下落的時(shí)間C打完一條紙帶后，立即切斷電源D每打完一條紙帶，活動(dòng)復(fù)寫(xiě)紙位置CD練習(xí)2.在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中要用到的器材和測(cè)量

9、儀器有_A打點(diǎn)計(jì)時(shí)器B低壓交流電源C秒表D重錘 E鐵架臺(tái)和復(fù)夾F紙帶G刻度尺H天平ABDEFG第22頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)3分，星期四例3 某學(xué)生在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中有如下操作步驟，試按合理的順序步驟序號(hào)填在下面的線上：_A斷開(kāi)電源，取下紙帶，選出前兩個(gè)點(diǎn)間距離接近2mm的紙帶；B把紙帶固定在重錘上；C將紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并把紙帶上提使重錘停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的地方；D把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在放于桌邊的鐵架臺(tái)上，并與低壓交流電源相連接；E接通電源，同時(shí)釋放紙帶；F求出重錘重力勢(shì)能的減少量EP和動(dòng)能的增加量EK，比較EP和EK得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論；G用刻度尺量出所選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)到打

10、下的第一個(gè)點(diǎn)0之間的距離DBCEAGF第23頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)3分，星期四練習(xí).在重錘帶動(dòng)紙帶自由下落，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證機(jī)械能守恒的實(shí)驗(yàn)時(shí)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶如下圖所示重錘的質(zhì)量用m表示，根據(jù)紙帶上的數(shù)據(jù)，重錘在B點(diǎn)的動(dòng)能是_，重錘在E點(diǎn)的動(dòng)能是_ 在上述過(guò)程中，重錘重力勢(shì)能變化是_（記數(shù)點(diǎn)A、B、CF均為相鄰的打點(diǎn)）2.47m(J)3.94m(J)1.48m(J)第24頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)3分，星期四練習(xí).在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí)，將重物自由下落，紙帶記錄如圖所示（計(jì)算結(jié)果取2位有效數(shù)字）T=0.02s圖中紙帶左端為與重物相連端，0點(diǎn)為重物靜止時(shí)所記錄的點(diǎn)，ABC三個(gè)記數(shù)點(diǎn)為打點(diǎn)計(jì)時(shí)之點(diǎn)，則重物下落hB距離時(shí)，其速度VB可用計(jì)算式