驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律

第九節(jié)實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律目標(biāo)導(dǎo)航學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.掌握利用自由落體運(yùn)動驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.2.知道實(shí)驗(yàn)的原理、方法和過程.3.會處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并能對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行討論及誤差分析.重點(diǎn)難點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)條件的控制及數(shù)據(jù)處理.新知初探·自主學(xué)習(xí)

一、實(shí)驗(yàn)原理1.機(jī)械能守恒定律(1)當(dāng)只有重力做功時(shí)，物體的動能和重力勢能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但機(jī)械能的總量保持不變．(2)做自由落體運(yùn)動的物體，只受重力作用，其機(jī)械能是守恒的．2.實(shí)驗(yàn)原理圖7－9－1三、探究步驟1.安裝置：將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺上；用導(dǎo)線將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與低壓交流電源相連接．2.接電源，打紙帶：把紙帶的一端在重物上用夾子固定好，另一端穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔,用手提著紙帶使重物?？吭诖螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器附近，接通電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后松開紙帶，讓重物自由下落．重復(fù)幾次，打下3～5條紙帶．要點(diǎn)探究·講練互動要點(diǎn)1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理(2012·金陵中學(xué)高一檢測)某同學(xué)做驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)時(shí)，不慎將一條挑選出的紙帶一部分損壞，損壞的是前端部分．剩下的一段紙帶上各相鄰點(diǎn)間的距離已測出標(biāo)在圖7－9－3中，單位是cm.已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作頻率為50Hz，重力加速度g取9.8m/s2.圖7－9－3例1(1)重物在2點(diǎn)的速度v2＝________，在5點(diǎn)的速度v5＝________，此過程中動能增加量ΔEk＝________，重力勢能減少量ΔEp＝________．(2)比較得ΔEk________ΔEp(填“大于”、“等于”或“小于”)，原因是_________________．由以上可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論__________________．(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)判斷下列圖象正確的是(其中ΔEk表示物體動能的變化,Δh表示物體下落的高度)(

)圖7－9－4【思路點(diǎn)撥】求某一點(diǎn)的速度時(shí)應(yīng)根據(jù)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該過程的平均速度；因?yàn)榇嬖诳諝庾枇图垘c打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間的摩擦阻力，物體在下落過程中減少的重力勢能并不等于增加的動能．(2)顯然ΔEk<ΔEp，原因是實(shí)驗(yàn)中重錘要克服阻力做功．由以上可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論為：在誤差允許的范圍內(nèi)，機(jī)械能守恒．(3)物體機(jī)械能守恒,應(yīng)有物體減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為增加的動能,即ΔEk＝mgΔh，可見物體增加的動能與下落的距離成正比,選項(xiàng)C正確．【答案】

(1)1.50m/s

2.075m/s

1.03mJ

1.06mJ(2)小于實(shí)驗(yàn)中重錘要克服阻力做功在誤差允許的范圍內(nèi)，機(jī)械能守恒(3)C要點(diǎn)2誤差分析與注意事項(xiàng)1.誤差分析(1)偶然誤差：測量相關(guān)長度時(shí)帶來的，減小的方法是多測幾次取平均值．(2)系統(tǒng)誤差：實(shí)驗(yàn)過程中要克服阻力(主要是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的阻力)做功，故動能的增加量ΔEk必定稍小于勢能的減少量ΔEp.再者，交流電的頻率f不是50Hz也會帶來系統(tǒng)誤差．若f＞50Hz，由于速度值仍按頻率為50Hz計(jì)算，頻率的計(jì)算值比實(shí)際值偏小，周期值偏大，算得的速度值偏小，動能值也就偏小，使Ek＜Ep的誤差進(jìn)一步加大；根據(jù)同樣的道理，若f＜50Hz，則可能出現(xiàn)Ek＞Ep的結(jié)果．2.注意事項(xiàng)(1)安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，必須使兩個(gè)限位孔的中線嚴(yán)格豎直，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，可使空氣阻力減?。谟米杂陕潴w法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中：(1)從下列器材中選出實(shí)驗(yàn)所必需的，其編號為________．A．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(包括紙帶)B．重錘C．天平D．毫米刻度尺E．秒表F．運(yùn)動小車?yán)?(2)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的安裝放置要求為________________；開始打點(diǎn)計(jì)時(shí)的時(shí)候，應(yīng)先____________，然后____________．(3)計(jì)數(shù)時(shí)對所選用的紙帶要求是_________．(4)實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的主要原因是_________________________；使重錘獲得的動能往往________________________________，為減小誤差，懸掛在紙帶下的重錘應(yīng)選擇____________．【精講精析】根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可知選用的器材為A、B、D.(2)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的安裝放置要求底板要豎直，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器靠近底板安裝并固定．實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶．(3)計(jì)數(shù)時(shí)對所選用的紙帶要求是點(diǎn)跡清晰，最初兩點(diǎn)間距離接近2mm.(4)實(shí)驗(yàn)中紙帶通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的阻力是產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的主要原因．由于阻力的作用使重錘獲得的動能往往小于它所減少的重力勢能．為減小誤差，懸掛在紙帶下的重錘應(yīng)選擇質(zhì)量大，密度大的．【答案】

(1)ABD(2)底板要豎直，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器靠近底板安裝并固定接通電源釋放紙帶(3)點(diǎn)跡清晰，最初兩點(diǎn)間距離接近2mm(4)紙帶通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的阻力小于它所減少的重力勢能質(zhì)量大、密度大的重錘要點(diǎn)3實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新利用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖7－9－5所示：圖7－9－5例3(1)實(shí)驗(yàn)步驟：①將氣墊導(dǎo)軌放在水平面上，桌面高度不低于1m，將導(dǎo)軌調(diào)至水平；②用游標(biāo)卡尺測量擋光條的寬度為l＝9.30mm;③由導(dǎo)軌標(biāo)尺讀出兩光電門中心之間的距離s＝______cm；④將滑塊移至光電門1左側(cè)某處，待砝碼靜止不動時(shí)，釋放滑塊，要求砝碼落地前擋光條已能過光電門2；⑤從數(shù)字計(jì)時(shí)器(圖中未畫出)上分別讀出擋光條通過光電門1和光電門2所用的時(shí)間Δt1和Δt2；⑥用天平稱出滑塊和擋光條的總質(zhì)量M，再稱出托盤和砝碼的總質(zhì)量m.(2)用表示直接測量量的字母寫出下列所示物理量的表達(dá)式．①滑塊通過光電門1和光電門2時(shí)瞬時(shí)速度分別為v1＝________和v2＝________；②當(dāng)滑塊通過光電門1和光電門2時(shí)，系統(tǒng)(包括滑塊、擋光條、托盤和砝碼)的總動能分別為Ek1＝________和Ek2＝________；③在滑塊從光電門1運(yùn)動到光電門2的過程中,系統(tǒng)勢能的減少量ΔEp＝_____(重力加速度為g)．(3)如果ΔEp＝________，則可認(rèn)為驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律．知能演練·輕松闖關(guān)本部分內(nèi)容講解結(jié)束按ESC鍵退出全屏播放謝謝觀看/歡迎下載BYFAITHIMEANAVISIONOFGOODONECHERISHESANDTHEENTHUSIASMTHATPUSHESONETOSEEKITSFULFILLMENTREGARDLESSOFOBSTACLES.BYFAITHIBYFAITH內(nèi)容總結(jié)第九節(jié)實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.掌握利用自由落體運(yùn)動驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.?！舅悸伏c(diǎn)撥】求某一點(diǎn)的速度時(shí)應(yīng)根據(jù)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該過程的平均速度。因?yàn)榇嬖诳諝庾枇图垘c打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間的摩擦阻力，物體在下落過程中減少的重力勢能并不等于增加的動能．。(1)偶然誤差：測量相關(guān)長度時(shí)帶來的，減小的方法是多測幾次取平均值．。(1)安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，必須使兩個(gè)限位孔的中線嚴(yán)格豎直，以減小摩擦阻力．。開始打點(diǎn)