1、欄目欄目導引導引實驗六驗證機械能守恒定律實驗六驗證機械能守恒定律實驗六驗證機械能守恒定律實驗六驗證機械能守恒定律欄目欄目導引導引實驗六驗證機械能守恒定律實驗六驗證機械能守恒定律知識要點歸納知識要點歸納實驗目的實驗目的驗證機械能守恒定律驗證機械能守恒定律. 實驗原理實驗原理 通過實驗通過實驗, 求做自由落體運求做自由落體運動物體的重力勢能的減少量和相應過動物體的重力勢能的減少量和相應過程動能的增加量程動能的增加量. 若二者相等若二者相等, 說明機說明機械能守恒械能守恒, 從而驗證機械能守恒定律從而驗證機械能守恒定律. 欄目欄目導引導引實驗六驗證機械能守恒定律實驗六驗證機械能守恒定律實驗器材實驗器

2、材打點計時器及電源、紙帶、復寫紙、打點計時器及電源、紙帶、復寫紙、重物、刻度尺、帶有鐵夾的鐵架臺、重物、刻度尺、帶有鐵夾的鐵架臺、導線導線. 欄目欄目導引導引實驗六驗證機械能守恒定律實驗六驗證機械能守恒定律過程分析導引過程分析導引實驗步驟實驗步驟1. 如圖如圖551所示裝置所示裝置, 將紙帶固定將紙帶固定在重物上在重物上, 讓紙帶穿過打點計時器讓紙帶穿過打點計時器. 圖圖551欄目欄目導引導引實驗六驗證機械能守恒定律實驗六驗證機械能守恒定律2. 用手提著紙帶用手提著紙帶, 讓重物靜止地靠近讓重物靜止地靠近打點計時器的下方打點計時器的下方, 然后接通電源然后接通電源, 松開紙帶松開紙帶, 讓重物

3、自由落下讓重物自由落下, 紙帶上紙帶上打下一系列小點打下一系列小點. 3. 從打出的幾條紙帶中挑選第一、從打出的幾條紙帶中挑選第一、二點間的距離接近二點間的距離接近2 mm且點跡清晰且點跡清晰的紙帶進行測量的紙帶進行測量, 欄目欄目導引導引實驗六驗證機械能守恒定律實驗六驗證機械能守恒定律記下第一個點的位置記下第一個點的位置O, 并在紙帶上并在紙帶上從任意點開始依次選取幾個點從任意點開始依次選取幾個點1、2、3、4, 并量出各點到并量出各點到O點的距離點的距離h1、h2、h3, 計算相應的重力勢能計算相應的重力勢能減少量減少量mghn.欄目欄目導引導引實驗六驗證機械能守恒定律實驗六驗證機械能守恒

4、定律欄目欄目導引導引實驗六驗證機械能守恒定律實驗六驗證機械能守恒定律數據處理數據處理欄目欄目導引導引實驗六驗證機械能守恒定律實驗六驗證機械能守恒定律欄目欄目導引導引實驗六驗證機械能守恒定律實驗六驗證機械能守恒定律欄目欄目導引導引實驗六驗證機械能守恒定律實驗六驗證機械能守恒定律誤差分析誤差分析1. 本實驗中因重物和紙帶在下落過程本實驗中因重物和紙帶在下落過程中要克服各種阻力中要克服各種阻力(空氣阻力、打點空氣阻力、打點計時器阻力計時器阻力)做功做功, 故動能的增加量故動能的增加量Ek稍小于重力勢能的減少量稍小于重力勢能的減少量Ep, 即即EkEp, 這屬于系統誤差這屬于系統誤差. 欄目欄目導引導

5、引實驗六驗證機械能守恒定律實驗六驗證機械能守恒定律改進的辦法是調整器材的安裝改進的辦法是調整器材的安裝, 盡可盡可能地減小阻力能地減小阻力. 2. 本實驗的另一個誤差來源于長度本實驗的另一個誤差來源于長度的測量的測量, 屬偶然誤差屬偶然誤差. 減小誤差的辦減小誤差的辦法是測下落距離時都從法是測下落距離時都從0點量起點量起, 一一次將各打點對應的下落高度測量完次將各打點對應的下落高度測量完, 或者多次測量取平均值來減小誤差或者多次測量取平均值來減小誤差. 欄目欄目導引導引實驗六驗證機械能守恒定律實驗六驗證機械能守恒定律實驗結論實驗結論在重力作用下在重力作用下, 物體的重力勢能和動物體的重力勢能和

6、動能可以互相轉化能可以互相轉化, 但總的機械能守恒但總的機械能守恒. 注意事項注意事項1. 安裝打點計時器時要豎直架穩安裝打點計時器時要豎直架穩, 使使其兩限位孔在同一豎直平面內以減少其兩限位孔在同一豎直平面內以減少摩擦阻力摩擦阻力. 欄目欄目導引導引實驗六驗證機械能守恒定律實驗六驗證機械能守恒定律2. 重物應選用質量大、體積小、密重物應選用質量大、體積小、密度大的材料度大的材料. 3. 應先接通電源應先接通電源, 讓打點計時器正常讓打點計時器正常工作后工作后, 再松開紙帶讓重物下落再松開紙帶讓重物下落. 4. 紙帶長度應選用紙帶長度應選用60 cm左右為宜左右為宜, 應選用點跡清晰的紙帶進行

7、測量應選用點跡清晰的紙帶進行測量. 欄目欄目導引導引實驗六驗證機械能守恒定律實驗六驗證機械能守恒定律欄目欄目導引導引實驗六驗證機械能守恒定律實驗六驗證機械能守恒定律欄目欄目導引導引實驗六驗證機械能守恒定律實驗六驗證機械能守恒定律實驗典例探究實驗典例探究實驗器材的選取及誤實驗器材的選取及誤差分析差分析例例1 做做“驗證機械能守恒定律驗證機械能守恒定律”實實驗驗, 完成下列問題完成下列問題: (1)從下列器材中選出實驗時所用的器從下列器材中選出實驗時所用的器材材(填寫編號填寫編號)_. 欄目欄目導引導引實驗六驗證機械能守恒定律實驗六驗證機械能守恒定律A. 打點計時器打點計時器(包括紙帶包括紙帶)B

8、. 重錘重錘C. 天平天平D. 毫米刻度尺毫米刻度尺 E. 秒表秒表F. 運動小車運動小車(2)打點計時器的安裝要求打點計時器的安裝要求_; 開始打點計時的時候開始打點計時的時候, 應先應先_, 然后然后_. 欄目欄目導引導引實驗六驗證機械能守恒定律實驗六驗證機械能守恒定律(3)計算時對所選用的紙帶要求是計算時對所選用的紙帶要求是_. (4)實驗中產生系統誤差的主要原因實驗中產生系統誤差的主要原因是是_, 使重錘獲得的動能往往使重錘獲得的動能往往_. 為為了減小誤差了減小誤差, 懸掛在紙帶下的重錘應懸掛在紙帶下的重錘應選擇選擇_. 欄目欄目導引導引實驗六驗證機械能守恒定律實驗六驗證機械能守恒定

9、律欄目欄目導引導引實驗六驗證機械能守恒定律實驗六驗證機械能守恒定律(2)打點計時器安裝時打點計時器安裝時, 兩個限位孔在兩個限位孔在同一豎直線上同一豎直線上, 這樣才能使重錘在自這樣才能使重錘在自由落下時由落下時, 受到的阻力較小受到的阻力較小, 開始打開始打點計時時點計時時, 應先給打點計時器通電打應先給打點計時器通電打點點, 然后再放下重錘然后再放下重錘, 讓它帶著紙帶讓它帶著紙帶一同落下一同落下. (3)所選的紙帶點跡清晰所選的紙帶點跡清晰. 欄目欄目導引導引實驗六驗證機械能守恒定律實驗六驗證機械能守恒定律(4)產生系統誤差的主要原因是紙帶產生系統誤差的主要原因是紙帶通過打點計時器時存在

10、摩擦力的作通過打點計時器時存在摩擦力的作用用, 使得重錘獲得的動能小于它所減使得重錘獲得的動能小于它所減少的重力勢能少的重力勢能, 為減小誤差為減小誤差, 重錘應重錘應選密度大一些的選密度大一些的. 【答案答案】見解析見解析欄目欄目導引導引實驗六驗證機械能守恒定律實驗六驗證機械能守恒定律實驗數據的處理實驗數據的處理例例2 某同學利用如圖某同學利用如圖552所示所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律的實驗裝置驗證機械能守恒定律. 該該同學經正確操作得到打點紙帶同學經正確操作得到打點紙帶, 在紙在紙帶后段每兩個計時間隔取一個計數帶后段每兩個計時間隔取一個計數點點, 依次為依次為1、2、3、4、5、6、7

11、, 欄目欄目導引導引實驗六驗證機械能守恒定律實驗六驗證機械能守恒定律測量各計數點到第一個點的距離測量各計數點到第一個點的距離h, 并正確求出打相應點時的速度并正確求出打相應點時的速度v.各計各計數點對應的數據見下表數點對應的數據見下表: 圖圖552欄目欄目導引導引實驗六驗證機械能守恒定律實驗六驗證機械能守恒定律計數點計數點123h(m)0.1240.1940.279v(m/s)1.942.33v2(m2/s2)3.765.43欄目欄目導引導引實驗六驗證機械能守恒定律實驗六驗證機械能守恒定律計數點計數點4567h(m)0.3800.4970.6300.777v(m/s)2.733.133.50v

12、2(m2/s2)7.459.8012.3欄目欄目導引導引實驗六驗證機械能守恒定律實驗六驗證機械能守恒定律請在圖坐標中請在圖坐標中, 描點作出描點作出v2h圖線圖線; 由圖線可知由圖線可知, 重錘下落的加速度重錘下落的加速度g_m/s2(保留三位有效數字保留三位有效數字); 若當地的重力加速度若當地的重力加速度g9.80 m/s2, 根根據作出的圖線據作出的圖線, 能粗略驗證自由下落能粗略驗證自由下落的重錘機械能守恒的依據是的重錘機械能守恒的依據是_. 欄目欄目導引導引實驗六驗證機械能守恒定律實驗六驗證機械能守恒定律圖圖553欄目欄目導引導引實驗六驗證機械能守恒定律實驗六驗證機械能守恒定律【解析

13、解析】機械能守恒機械能守恒, 則滿足則滿足v22gh則則v2h圖線的斜率表示當地的圖線的斜率表示當地的重力加速度的重力加速度的2倍倍, 所作的圖線可求所作的圖線可求出斜率為出斜率為19.5, 故故g9.75 m/s2, 誤誤差允許的范圍內差允許的范圍內gg, 故機械能守故機械能守恒恒. 欄目欄目導引導引實驗六驗證機械能守恒定律實驗六驗證機械能守恒定律【答案答案】如圖如圖554所示所示9.75(9.699.79均可均可)圖線為通過坐標原點的一條直線圖線為通過坐標原點的一條直線, 所所求求g與與g基本相等基本相等圖圖554欄目欄目導引導引實驗六驗證機械能守恒定律實驗六驗證機械能守恒定律創新實驗創新

14、實驗例例3 (2011高考海南單科卷高考海南單科卷)現要通現要通過實驗驗證機械能守恒定律過實驗驗證機械能守恒定律. 實驗裝實驗裝置如圖置如圖555所示所示: 水平桌面上固定水平桌面上固定一傾斜的氣墊導軌一傾斜的氣墊導軌; 導軌上導軌上A點處有一點處有一帶長方形遮光片的滑塊帶長方形遮光片的滑塊, 欄目欄目導引導引實驗六驗證機械能守恒定律實驗六驗證機械能守恒定律其總質量為其總質量為M, 左端由跨過輕質光滑左端由跨過輕質光滑定滑輪的細繩與一質量為定滑輪的細繩與一質量為m的砝碼相的砝碼相連連; 遮光片兩條長邊與導軌垂直遮光片兩條長邊與導軌垂直; 圖圖555欄目欄目導引導引實驗六驗證機械能守恒定律實驗六

15、驗證機械能守恒定律導軌上的導軌上的B點有一光電門點有一光電門, 可以測量可以測量遮光片經過光電門時的擋光時間遮光片經過光電門時的擋光時間t.用用d表示表示A點到導軌底端點到導軌底端C點的距離點的距離, h表表示示A與與C的高度差的高度差, b表示遮光片的寬表示遮光片的寬度度, s表示表示A、B兩點間的距離兩點間的距離, 將遮光將遮光片通過光電門的平均速度看作滑塊片通過光電門的平均速度看作滑塊通過通過B點時的瞬時速度點時的瞬時速度.欄目欄目導引導引實驗六驗證機械能守恒定律實驗六驗證機械能守恒定律 用用g表示重力加速度表示重力加速度. 完成下列填空完成下列填空和作圖和作圖: (1)若將滑塊自若將滑塊自A點由靜止釋放點由靜止釋放, 則在則在滑塊從滑塊從A運動至運動至B的過程中的過程中, 滑塊、遮滑塊、遮光片與砝碼組成的系統重力勢能的光片與砝碼組成的系統重力勢能的減小量可表示為減小量可表示為_, 動能的增動能的增加量可表示為加量可表示為_. 欄目欄目導引導引實驗六驗證機械能守恒定律實驗六驗證機械能守恒定律欄目欄目導引導引實驗六驗證機械能守恒定律實驗六驗證機械能守恒定律12345s(m)0.6000.8001.0001.200 1.400t(ms)8.227.176.445.855.431/t2(104s2)1.481.952.412.923.39欄目欄目導引導引實驗六驗證機