高中物理實(shí)驗(yàn)-驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律

9實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律1實(shí)驗(yàn)器材2原理A3原理B4步驟5注意事項(xiàng)6誤差分析7練習(xí)18練習(xí)2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)①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及電源②重物③紙帶④鐵架臺(tái)（帶鐵夾）⑤刻度尺原理部分A從第一個(gè)點(diǎn)算起本實(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)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)。2mm的來歷？為什么不隔點(diǎn)選計(jì)數(shù)點(diǎn)進(jìn)行運(yùn)算？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。速度測量利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可以用AC的平均速度代表B的瞬時(shí)速度。請同學(xué)們獨(dú)立推導(dǎo)此表達(dá)式問題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

=

×9.8×0.022m

≈2×10-3m=

2

mm12h起始點(diǎn)對于實(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。原理部分B舍棄前面密集的點(diǎn)實(shí)驗(yàn)原理2A2B2121mvmvmgΔh-=？要證明上式是否成立，需要測量哪些物理量？如何測量這些物理量？有沒有2mm的要求？ΔhAB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。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操作步驟簡述實(shí)驗(yàn)步驟①按照課本所示裝置安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器②將紙帶穿過計(jì)時(shí)器，下端與重物相連③先接通電源后釋放紙帶④更換紙帶，重復(fù)以上步驟⑤選擇紙帶，處理數(shù)據(jù)注意事項(xiàng)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，為了減少阻力對實(shí)驗(yàn)的影響，應(yīng)采用密度較大的重物。2、安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，應(yīng)注意什么問題？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．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)紙帶的上端，確保重物由靜止釋放。注意事項(xiàng)（1）實(shí)驗(yàn)中打點(diǎn)記時(shí)器的安裝，兩紙帶限位孔必須在同一豎直線上，以減少摩擦力．（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)，必須先接通電源，讓打點(diǎn)記時(shí)器工作正常后才松開紙帶讓重錘下落．（3）打點(diǎn)記時(shí)器必須接50Hz交流低壓電源.（4）從第一點(diǎn)算起,第1、2點(diǎn)間距約為2mm的紙帶誤差小。（5）實(shí)驗(yàn)中，只要驗(yàn)證gh是否等于v2/2即可，不用測重錘的質(zhì)量。誤差分析：由于重錘克服阻力作功，所以動(dòng)能增加量略小于重力勢能減少量。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ΔEK必定稍小于勢能的減少量ΔEP。練習(xí)部分A【例2】在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，下列物理量中需要用工具直接測量的有____需要計(jì)算得到的有_______A.重錘的質(zhì)量B.重力加速度C.重錘下落的高度D.與重錘下落高度對應(yīng)的重錘的即時(shí)速度鞏固訓(xùn)練CD【例3】在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)中，需特別注意的有_______A.稱出重錘質(zhì)量mB.手提紙帶，先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器然后松開紙帶讓重錘落下C.取下紙帶，可不考慮前面較密集中的點(diǎn)，選某個(gè)清晰的點(diǎn)作為起始運(yùn)動(dòng)點(diǎn)處理紙帶，驗(yàn)證各式D.必須選取第1、2點(diǎn)間距離接近2mm的紙帶，從第1點(diǎn)算起處理紙帶，驗(yàn)證各式鞏固訓(xùn)練BD⑵該同學(xué)用重錘在OB段的運(yùn)動(dòng)來驗(yàn)證機(jī)械能守恒，已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=9.80m/s2，他用AC段的平均速度作為跟B點(diǎn)對應(yīng)的物體的即時(shí)速度，則該段重錘重力勢能的減少量為_______，而動(dòng)能的增加量為________，(均保留3位有效數(shù)字，重錘質(zhì)量用m表示)，這樣驗(yàn)證的系統(tǒng)誤差總是使重力勢能的減少量_______動(dòng)能的增加量，原因是__________________________________。1.22m1.20m>重錘和紙帶下落過程中要克服阻力做功斜率k=g鞏固訓(xùn)練⑷如果以v2/2為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出的v2/2—h圖象是______________________該直線的斜率含義是______________________過原點(diǎn)的一條傾斜直線重力加速度g練習(xí)部分B思維?能力?訓(xùn)練為進(jìn)行《驗(yàn)證機(jī)械能守恒》實(shí)驗(yàn)，有下列器材可選用：鐵架臺(tái)、打點(diǎn)記時(shí)器、復(fù)寫紙、紙帶、秒表、低壓直流電源、導(dǎo)線、電鍵、天平，其中不必的器材是____________________________;缺少的器材是________________________。秒表、天平低壓直流電源低壓交流電源刻度尺、重物思維?能力?訓(xùn)練在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒”的實(shí)驗(yàn)中，已知打點(diǎn)記時(shí)器所用的電源的頻率50Hz，查得當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間=9.8m/s2,測得所用的重物的質(zhì)量為1.00kg。實(shí)驗(yàn)中得到一條如圖所示點(diǎn)跡清晰的紙帶，把第一個(gè)點(diǎn)記作O，另選連續(xù)的4個(gè)點(diǎn)A、B、C、D作為測量的點(diǎn)，經(jīng)測量知道A、B、C、D各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別為62.99cm、70.18cm、77.76cm、85.73cm，根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物由O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)，重力勢能的減少量等于______焦，動(dòng)能的增加量等于______焦(取3位有效數(shù)字)。7.