湖南省隆回縣萬和實驗學校高中物理 7.9 實驗：驗證機械所能守恒定律課件 新人教版必修2

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1、 實驗目的 驗證物體做自由落體運動過程中驗證物體做自由落體運動過程中機械能守恒。機械能守恒。 實驗原理1 1、在只有重力做功的自由落體運動中，、在只有重力做功的自由落體運動中，物體的重力勢能和動能相互轉(zhuǎn)化，但物體的重力勢能和動能相互轉(zhuǎn)化，但總的機械能守恒，若物體某時刻即時總的機械能守恒，若物體某時刻即時速度為速度為v v，下落高度為，下落高度為h h，恒有：，恒有： 212mvmgh01234實驗原理2 2、借助打點記時器，通過紙帶、借助打點記時器，通過紙帶測出重物某時刻高度測出重物某時刻高度h h和該時刻和該時刻的即時速度的即時速度v vt t，即可驗證機械，即可驗證機械能守恒定律。能守恒定

2、律。01234實驗原理3 3、測定第、測定第n n點的即時速度的方法點的即時速度的方法是：測出第是：測出第n n點的相鄰的前、后兩點的相鄰的前、后兩段相等時間段相等時間T T內(nèi)下落的距離由下列內(nèi)下落的距離由下列公式算出：公式算出： 12nnnSSvT112nnnddvT或01234S3S4d4d2實驗儀器 鐵架臺（帶鐵夾）、打點記時器、重鐵架臺（帶鐵夾）、打點記時器、重錘（帶紙帶夾子）、紙帶幾條、復寫紙片、錘（帶紙帶夾子）、紙帶幾條、復寫紙片、導線、導線、直尺直尺、學生電源、學生電源 實驗步驟(1)(1)把打點記時器豎直安裝在鐵架臺把打點記時器豎直安裝在鐵架臺上，使上，使限位孔在同一豎直線上，

3、限位孔在同一豎直線上，用導用導線把打點記時器與學生電源連好。線把打點記時器與學生電源連好。 (2)(2)把紙帶的一端在重錘上用架子固定好，另一把紙帶的一端在重錘上用架子固定好，另一端端穿過記時器限位孔穿過記時器限位孔，用手，用手豎直豎直提起紙帶使重錘提起紙帶使重錘?？吭诖螯c記時器附近停靠在打點記時器附近。 實驗步驟(3)(3)先接通電源先接通電源，后松手讓重錘帶著紙，后松手讓重錘帶著紙帶下落。帶下落。 (4)(4)重復幾次，得重復幾次，得3535條紙帶。條紙帶。 (5)(5)在打好點的紙帶中挑選在打好點的紙帶中挑選點跡清晰點跡清晰的一條紙帶，的一條紙帶，在起始點標上在起始點標上O O ，以后各

4、依次標上，以后各依次標上1 1、2 2、3.3.用刻度尺測出對應高度用刻度尺測出對應高度h h1 1、h h2 2、h h3 3 第一個間隔，一定要求是第一個間隔，一定要求是2mm左右嗎左右嗎實驗步驟(6)(6)應用公式應用公式 計算各點對應的速度計算各點對應的速度v v1 1、v v2 2、v v3 3. . (7)(7)計算各點對應的勢能減少量和計算各點對應的勢能減少量和動能的增加量進行比較。動能的增加量進行比較。 注意事項（1 1）實驗中打點記時器的安裝，兩紙帶限位孔必）實驗中打點記時器的安裝，兩紙帶限位孔必 須在同一豎直線上，以減少摩擦力須在同一豎直線上，以減少摩擦力（2 2）實驗時，

5、必須先接通電源，讓打點記時器）實驗時，必須先接通電源，讓打點記時器 工作正常后才松開紙帶讓重錘下落工作正常后才松開紙帶讓重錘下落（3 3）打點記時器必須接）打點記時器必須接50Hz50Hz交流低壓電源交流低壓電源. .（4 4）必須保留紙帶上打出點跡的第一點）必須保留紙帶上打出點跡的第一點, ,且第且第1 1、2 2點間距約為點間距約為2mm2mm的紙帶誤差小。的紙帶誤差小。（5 5）實驗中，只要驗證）實驗中，只要驗證ghgh是否等于是否等于v v2 2/2/2即可，即可，不用測重錘的質(zhì)量。不用測重錘的質(zhì)量。誤差分析：由于重錘克服阻力作功，所以動能增誤差分析：由于重錘克服阻力作功，所以動能增加

6、量略小于重力勢能減少量。加量略小于重力勢能減少量。 思維能力訓練 為進行為進行驗證機械能守恒驗證機械能守恒實驗，有下實驗，有下列器材可選用：鐵架臺、打點記時器、復寫列器材可選用：鐵架臺、打點記時器、復寫紙、紙帶、秒表、低壓直流電源、導線、電紙、紙帶、秒表、低壓直流電源、導線、電鍵、天平，其中不必的器材是鍵、天平，其中不必的器材是_;_;缺少的器材是缺少的器材是_。秒表、天平秒表、天平、低壓直流電源低壓直流電源低壓交流電低壓交流電源源、刻度尺、重物、刻度尺、重物思維能力訓練 在在“驗證機械能守恒驗證機械能守恒”的實驗中，已知打點記的實驗中，已知打點記時器所用的電源的頻率時器所用的電源的頻率50H

7、z50Hz，查得當?shù)刂亓铀俣龋榈卯數(shù)刂亓铀俣葹闉間=9.8m/sg=9.8m/s2 2, ,測得所用的重物的質(zhì)量為測得所用的重物的質(zhì)量為1.00kg1.00kg。實。實驗中得到一條如圖所示點跡清晰的紙帶，把第一個驗中得到一條如圖所示點跡清晰的紙帶，把第一個點記作點記作O O，另選連續(xù)的，另選連續(xù)的4 4個點個點A A、B B、C C、D D作為測量的作為測量的點，經(jīng)測量知道點，經(jīng)測量知道A A、B B、C C、D D各點到各點到O O點的距離分別點的距離分別為為62.99cm62.99cm、70.18cm70.18cm、77.76cm77.76cm、85.73cm85.73cm，根據(jù)以，

8、根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物由上數(shù)據(jù)，可知重物由O O點運動到點運動到C C點，重力勢能的減點，重力勢能的減少量等于少量等于_焦，動能的增加量等于焦，動能的增加量等于_焦焦( (取取3 3位有效數(shù)字位有效數(shù)字) )。7.627.57Vc=3.89m/s 思維能力訓練 在驗證機械能守恒的定律時，如果以在驗證機械能守恒的定律時，如果以v v2 2/2/2為為縱軸，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出的縱軸，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出的v v2 2/2-h/2-h圖線應是圖線應是_，才能驗證機械能守，才能驗證機械能守恒，恒，v v2 2/2-h/2-h圖的斜率等于圖的斜率等于_的數(shù)值。的數(shù)值。 過原點過原點O的傾斜直線的傾斜直線重力加速度重力加速度g