高中物理 第七章 機械能守恒定律 第九節(jié) 實驗 驗證機械能守恒定律課件 新人教版必修2.ppt

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第九節(jié)實驗 驗證機械能守恒定律 第七章機械能守恒定律 一 實驗目的利用自由落體運動驗證機械能守恒定律 甲 乙 三 實驗器材鐵架臺 帶鐵夾 打點計時器 重物 帶紙帶夾子 紙帶 復寫紙 導線 毫米刻度尺 學生電源 四 實驗步驟1 安裝置 將打點計時器固定在鐵架臺上 用導線將打點計時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 另一端穿過打點計時器的限位孔 用手提著紙帶使重物?？吭诖螯c計時器附近 接通電源 待打點穩(wěn)定后松開紙帶 讓重物自由下落 重復幾次 打下3 5條紙帶 3 選紙帶 選取點跡較為清晰且有兩點間的距離約為2mm的紙帶 把紙帶上打出的兩點間的距離為2mm的第一個點作為起始點 記作O 在距離O點較遠處再依次選出計數(shù)點1 2 3 4 測距離 用刻度尺測出O點到點1 2 3 的距離 即為對應下落的高度h1 h2 h3 六 誤差分析1 偶然誤差 測量相關長度時帶來的 減小的方法是多測幾次取平均值 2 系統(tǒng)誤差 實驗過程中要克服阻力 主要是打點計時器的阻力 做功 故動能的增加量 Ek必定稍小于勢能的減少量 Ep 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計算 頻率的計算值比實際值偏小 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的結果 七 注意事項1 安裝打點計時器時 必須使兩個限位孔的中線嚴格豎直 以減小摩擦阻力 2 應選用質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 可使空氣阻力減小 3 實驗時 應先接通電源 讓打點計時器工作正常后再松開紙帶讓重物下落 4 本實驗中的三種驗證方法中 均不需要測重物的質量m 用如圖所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律 實驗所用的電源為學生電源 輸出電壓為6V的交流電和直流電兩種 重物從高處由靜止開始落下 重物上拖著的紙帶通過打點計時器打出一系列的點 對紙帶上的點的痕跡進行測量 即可驗證機械能守恒定律 下面列舉了該實驗的幾個操作步驟 對實驗操作的考查 A 按照圖示的裝置安裝器件 B 將打點計時器接到電源的直流輸出端上 C 用天平測量出重物的質量 D 釋放紙帶 同時接通電源開關打出一條紙帶 E 測量打出的紙帶上某些點之間的距離 F 根據(jù)測量的結果計算重物下落過程中減少的重力勢能是否等于重物增加的動能 指出其中沒有必要進行或者操作不恰當?shù)牟襟E 并說明原因 解析 本題是對實驗操作步驟的考查 仔細分析可知 步驟B是錯誤的 應該接到電源的交流輸出端 步驟D是錯誤的 應該先接通電源 待打點穩(wěn)定后再釋放紙帶 步驟C沒必要 根據(jù)測量原理 重物的動能和勢能中都包含了質量m 可以約去 答案 見解析 某同學用圖甲所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律 已知打點計時器所用電源的頻率為50Hz 當?shù)刂亓铀俣却笮間 9 80m s2 實驗中該同學得到的一條點跡清晰的完整紙帶如圖乙所示 紙帶上的第一個點記為O 另選連續(xù)的三個點A B C進行測量 圖中給出了這三個點到O點的距離hA hB和hC的值 回答下列問題 計算結果保留3位有效數(shù)字 實驗數(shù)據(jù)分析與處理 1 打點計時器打B點時 重物速度的大小vB m s 2 通過分析該同學測量的實驗數(shù)據(jù) 他的實驗結果是否驗證了機械能守恒定律 簡要說明分析的依據(jù) 答案 1 3 90 2 見解析 范例 利用氣墊導軌驗證機械能守恒定律 實驗裝置示意圖如圖所示 1 實驗步驟 將氣墊導軌放在水平桌面上 桌面高度不低于1m 將導軌調至水平 用游標卡尺測出擋光條的寬度l 9 30mm 由導軌標尺讀出兩光電門中心間的距離s cm 將滑塊移至光電門1左側某處 待砝碼靜止時 釋放滑塊 要求砝碼落地前擋光條已通過光電門2 從數(shù)字計時器 圖中未畫出 上分別讀出擋光條通過光電門1和光電門2所用的時間 t1和 t2 用天平稱出滑塊和擋光條的總質量M 再稱出托盤和砝碼的總質量m 2 用表示直接測量量的字母寫出下列物理量的表達式 滑塊通過光電門1和光電門2時 瞬時速度分別為v1 和v2 當滑塊通過光電門1和光電門2時 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 在滑塊從光電門1運動到光電門2的過程中 系統(tǒng)重力勢能的減少量 Ep 重力加速度為g 3 如果 Ep 則可認為驗證了機械能守恒定律 名師點評 本實驗是驗證多物體系統(tǒng)的機械能守恒 采用了氣墊導軌 減小了摩擦阻力 提高了實驗精度