单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,实验：验证机械能守恒定律,实验：验证机械能守恒定律,一、实验目的,验证机械能守恒定律,二、实验原理,1,在只有重力做功的自由落体运动中，物体的重力势能和动能互相转化，但总的机械能保持不变若物体某时刻瞬时速度为,v,，下落高度为,h,，则重力势能的减少量为,mgh,，动能的增加量为,m,v,2,，看它们在实验误差允许的范围内是否相等，若相等则验证了机械能守恒定律,二、实验原理,图,1,图1,三、实验器材,铁架台,(,含铁夹,),，打点计时器，学生电源，纸带，刻度尺，重物,(,带纸带夹,),三、实验器材,四、实验步骤,1,按图,2,将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上，接好电路,图,2,四、实验步骤图2,2打纸带：将纸带的一端用夹子固定在重物上，另一端穿过打点计时器的限位孔用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方先接通电源，后松开纸带，让重物带着纸带自由下落,更换纸带重复做35次实验,3选纸带：分两种情况说明,(1),用mgh=mv,2,/2验证，,应选点迹清晰，且1、2两点间距离小于或接近2 mm的纸带若1、2两点间的距离大于2 mm，这是由于先释放纸带，后接通电源造成的这样，第1个点就不是运动的起始点了，这样的纸带不能选,2打纸带：将纸带的一端用夹子固定在重物上，另一端穿过打点计,人教版必修2第七章第九节实验：验证机械能守恒定律ppt课件,人教版必修2第七章第九节实验：验证机械能守恒定律ppt课件,人教版必修2第七章第九节实验：验证机械能守恒定律ppt课件,五、注意事项,1,打点计时器要稳定地固定在铁架台上，打点计时器平面与纸带限位孔调整在竖直方向，以减小摩擦阻力,2,应选用质量和密度较大的重物，增大重力可使阻力的影响相对减小，增大密度可以减小体积，可使空气阻力减小,3,实验中，需保持提纸带的手不动，且保证纸带竖直，待接通电源，打点计时器工作稳定后，再松开纸带,五、注意事项,人教版必修2第七章第九节实验：验证机械能守恒定律ppt课件,人教版必修2第七章第九节实验：验证机械能守恒定律ppt课件,人教版必修2第七章第九节实验：验证机械能守恒定律ppt课件,六、误差分析,1,本实验中因重物和纸带在下落过程中要克服各种阻力,(,空气阻力、打点计时器阻力,),做功，故动能的增加量,E,k,稍小于重力势能的减少量,E,p,，即,E,k,E,p,，这属于系统误差改进的办法是调整器材的安装，尽可能地减小阻力,2,本实验的另一个误差来源于长度的测量，属偶然误差减小误差的办法是测下落距离时都从,O,点量起，一次将各打点对应的下落高度测量完，或者多次测量取平均值,六、误差分析,3,打点计时器产生的误差,(1),由于交流电周期的变化，引起打点时间间隔变化而产生误差；,(2),读数点选择不好，振动片振动不均匀，纸带放置方法不正确引起摩擦，造成实验误差,3打点计时器产生的误差,【例,1,】在用图,3,所示的实验装置来验证机械能守恒定律时，某同学的以下看法中正确的是,(,),图,3,A,必须用秒表测出重物下落的时间,B,实验操作时，注意手提着纸带使,重物靠近计时器，先接通计时器电源，,然后松开纸带,C,如果打点计时器不竖直，重物下,落时，其重力势能有一部分消耗在纸,带摩擦上，就会造成重力势能的变化,小于动能的变化,D,验证时，可以不测量重物的质量或重力,【例1】在用图3所示的实验装置来验证机械能守恒定律时，某同,解析：,因为实验中使用打点计时器，不需要测时间，,A,错误；打点计时器不竖直，重物下落时，其重力势能有一部分消耗在纸带摩擦上，造成重力势能的减少大于动能的增量，,C,错误；验证时，不必测量重物的质量或重力，,D,正确由实验操作规程可知，,B,也正确,答案：,BD,解析：因为实验中使用打点计时器，不需要测时间，A错误；打点计,【例,2,】在用自由落体运动验证机械能守恒定律时，某同学按照正确的操作选得纸带如图,4,所示，其中,O,点是起始点，,A,、,B,、,C,是打点计时器连续打下的三个点，该同学用毫米刻度尺测量,O,点到,A,、,B,、,C,各点的距离，并记录在图中,(,单位,cm),已知打点计时器电源频率为,50 Hz,，重物质量为,m,，当地重力加速度,g,9.80 m/s,2,.,人教版必修2第七章第九节实验：验证机械能守恒定律ppt课件,(1),这三组数据中不符合有效数字读数要求的是,_,(2),该同学用重物在,OB,段的运动来验证机械能守恒定律，先计算出该段重物重力势能的减小量为,_,，接着从打点计时器打下的第一个点,O,数起，数到图中,B,点是打点计时器打下的第,9,个点，他用,v,B,gt,计算跟,B,点对应的物体的瞬时速度，得到动能的增加量为,_(,均保留三位有效数字,),这样他发现重力势能的减小量,_(,填“大于”或“小于”,),动能的增加量，造成这一错误的原因是,_,(1)这三组数据中不符合有效数字读数要求的是_,图,4,解析：,(1),从有效数字的位数上不难选出,15.7,不符合有效数字读数要求；,(2),重力势能的减少量,E,p,mgh,OB,m,9.80,12.42,10,2,1.22 m,v,B,gt,9.80,0.16 m/s,1.568 m/s,图4 解析：(1)从有效数字的位数上不难选出15.7不符合有,答案：,(1)15.7,(2),见解析,答案：(1)15.7(2)见解析,【例,3,】在一次实验中，利用如图,5,所示的器材来验证钢球从斜槽滑下机械能守恒，实验步骤如下：,图,5,图5,(1),把斜槽固定在实验台边沿，调整斜槽出口使出口处切线水平,(2),出口处拴重垂线，使出口投影于水平地面,O,点，地面铺复写纸、白纸,(3),从斜槽某一高度处同一点,A,从静止开始释放球多次，打出平均落地点,P,.,则：,如果斜槽厚度不计，应测量的数据有,_,根据所取数据字母写出机械能守恒的表达式,_,(1)把斜槽固定在实验台边沿，调整斜槽出口使出口处切线水平,人教版必修2第七章第九节实验：验证机械能守恒定律ppt课件,答案：,A,点至桌面的高度,h,1,，出口至地面,O,点的高度,h,2,，球的落地点,P,至,O,点的水平距离,s,s,2,4,h,1,h,2,答案：A点至桌面的高度h1，出口至地面O点的高度h2，球的,【例,4,】,(2009,年天津卷,),如图,6,所示，将打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置可以测定重力加速度,图,6,图6,所需器材有打点计时器,(,带导线,),、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重物，此外还需,_(,填字母代号,),中的器材,A,直流电源、天平及砝码,B,直流电源、毫米刻度尺,C,交流电源、天平及砝码,D,交流电源、毫米刻度尺,所需器材有打点计时器(带导线)、纸带、复写纸、带铁夹的铁架,通过作图象的方法可以剔除偶然误差较大的数据，提高实验的准确程度为使图线的斜率等于重力加速度，除作,v,t,图象外，还可作,_,图象，其纵轴表示的是,_,，横轴表示的是,_,通过作图象的方法可以剔除偶然误差较大的数据，提高实验的准确,人教版必修2第七章第九节实验：验证机械能守恒定律ppt课件,速度平方的二分之一重物下落的高度,(,关于图像的其他正确答案也可,),人教版必修2第七章第九节实验：验证机械能守恒定律ppt课件,1,在“验证机械能守恒定律”的实验中，下列物理量中需要用工具测量的有,_,；通过计算得到的有,_,A,重锤的质量,B,重力加速度,C,重锤下落的高度,D,与重锤下落高度对应的重锤瞬时速度,人教版必修2第七章第九节实验：验证机械能守恒定律ppt课件,解析：,通过实验原理可知，重锤下落高度要用毫米刻度尺直接量出，下落这一高度时对应的瞬时速度可求出，故需用工具测量的是,C,，通过计算得到的是,D.,答案：,CD,解析：通过实验原理可知，重锤下落高度要用毫米刻度尺直接量出，,2,如图,7,所示，是用自由落体法验证机械能守恒定律时得到的一条纸带，我们选中,N,点来验证机械能守恒定律，下面举出一些计算,N,点速度的方法，其中正确的是,(,),图,7,2如图7所示，是用自由落体法验证机械能守恒定律时得到的一条,人教版必修2第七章第九节实验：验证机械能守恒定律ppt课件,解析：,由于本实验需要的是物体在某一时刻的真实速度，故应使用纸带上的数据求解，利用做匀变速运动的物体在一段时间内的平均速度等于这段时间的中间时刻的瞬时速度这一规律求解故,C,、,D,正确,答案：,CD,解析：由于本实验需要的是物体在某一时刻的真实速度，故应使用纸,3,下面列出一些实验步骤：,A,用天平称出重物和夹子的质量,B,将重物系在夹子上,C,将纸带穿过计时器，上端用手提着，下端夹在系有重物的夹子上，再把纸带向上拉，让夹子静止靠近打点计时器处,D,把打点计时器接在学生电源的交流输出端，把输出电压调至,6 V(,电源暂不接通,),3下面列出一些实验步骤：,E,把打点计时器用铁夹固定到放在桌边的铁架台上，使两个限位孔在同一竖直线上,F,在纸带上选取几个点，进行测量并记录数据,G,用秒表测出重物下落时间,H,接通电源，待计时器响声稳定后释放纸带,I,切断电源,J,更换纸带，重新进行两次实验,K,在三条纸带中，选出较好的一条,L,进行计算，得出结论，完成实验报告,M,拆下导线，整理器材,E把打点计时器用铁夹固定到放在桌边的铁架台上，使两个限位孔,对于本实验以上步骤中，不必要的有,_,；正确步骤的合理顺序是,_(,填写代表字母,),解析：,根据实验步骤和注意事项可知不必要的有,A,、,G,；正确的合理顺序是,E,、,D,、,B,、,C,、,H,、,I,、,J,、,K,、,F,、,L,、,M.,答案：,A,、,G,E,、,D,、,B,、,C,、,H,、,I,、,J,、,K,、,F,、,L,、,M,对于本实验以上步骤中，不必要的有_；正确步骤的,4,有一条纸带，各点距,A,点的距离分别为,d,1,、,d,2,、,d,3,，如图,8,所示，各相邻点的时间间隔为,T,，要用它来验证,B,与,G,两点处机械能是否守恒，可得,BG,间的距离,h,_,，,B,点的速度表达式,v,B,_,，,G,点的速度表达式,v,G,_,，如果有,_,_,，则机械能守恒,图,8,4有一条纸带，各点距A点的距离分别为d1、d2、d3，如,人教版必修2第七章第九节实验：验证机械能守恒定律ppt课件,5,在用打点计时器“验证机械能守恒定律”的实验中，质量,m,1.00 kg,的重物拖着纸带竖直下落，打点计时器在纸带上打下一系列的点，如图,9,所示，相邻计数点的时间间隔为,0.04 s,，,P,为纸带运动的起点，从,P,点到打下,B,点过程中物体重力势能的减少,E,p,_J,，在此过程中物体动能的增加量,E,p,_J,(,已知当地的重力加速度,g,9.80 m/s,2,，答案保留三位有效数字,),5在用打点计时器“验证机械能守恒定律”的实验中，质量m1,图,9,图9,人教版必修2第七章第九节实验：验证机械能守恒定律ppt课件,答案：,2.28,2.26,当地重力加速度,答案：2.282.26当地重力加速度,