第六講實驗：驗證機械能守恒定律

第六講實驗：驗證機械能守恒定律1．理解實驗原理，熟練實驗步驟．2．知道實驗的注意事項．3．會通過紙帶的打點來處理實驗數據．

1．理解實驗原理，熟練實驗步驟．一、實驗原理1．在只有

做功的自由落體運動中，物體的重力勢能和動能相互轉化，但總的

保持不變．若物體某時刻的瞬時速度為v，下落高度為h，則重力勢能的減少量為

，動能的增加量為

，看它們在實驗

允許的范圍內是否相等，若相等則驗證了機械能守恒定律．重力機械能mgh誤差一、實驗原理重力機械能mgh誤差高考物理總復習-第5章-6講-實驗-驗證機械能守恒定律ppt課件-新人教版二、實驗器材鐵架臺(含鐵夾)、

、學生電源、紙帶、復寫紙、導線、

、天平(也可不選)、重物．電磁打點計時器刻度尺電磁打點計時器刻度尺一、實驗步驟及數據處理1．實驗步驟(1)測質量：用天平測出重物的質量m(也可不測)．(2)安裝置：按圖將檢查、調整好的打點計時器豎直固定在鐵架臺上，接好電路．一、實驗步驟及數據處理(3)打紙帶：將紙帶的一端用夾子固定在重物上，另一端穿過打點計時器的限位孔用手提著紙帶使重物靜止在靠近打點計時器的地方．先接通電源，后松開紙帶，讓重物帶著紙帶自由下落．更換紙帶重復做3～5次實驗．

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某實驗小組利用如圖甲所示的實驗裝置來驗證機械能守恒定律(1)下面列舉了該實驗的幾個操作步驟：a．按照圖示的裝置安裝器材b．將打點計時器接到電源的“直流輸出”上c．用天平測出重錘的質量d．釋放懸掛連有重錘的紙帶，同時接通電源開關打出一條紙帶e．測量紙帶上某些點間的距離f．根據測量的結果計算重錘下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動能 某實驗小組利用如圖甲所示的實驗裝置來驗證機械能守恒定律其中沒有必要進行的或者操作不當的步驟是(填編號)__________________________.其中沒有必要進行的或者操作不當的步驟是(填編號)(2)實驗小組利用選出的一條清晰紙帶，如圖乙所示，打點計時器接在頻率為f的交流電源上，從A點開始，每兩個點取一個計數點，得到連續5個計數點A、B、C、D、E，測出起始點O到A點的距離為s0，O、C兩點間的距離為s1，O、E兩點間的距離為s2，重錘的質量為m，已知當地的重力加速度為g，則重錘下落的加速度表達式為_________；從打下起始點O到打下C點的過程中，重錘動能的增加量ΔEk＝_________.(2)實驗小組利用選出的一條清晰紙帶，如圖乙所示，打點計時器高考物理總復習-第5章-6講-實驗-驗證機械能守恒定律ppt課件-新人教版高考物理總復習-第5章-6講-實驗-驗證機械能守恒定律ppt課件-新人教版【方法歸納】解決此類實驗，首先應弄清實驗原理，然后再根據具體問題全面分析．只有從原理入手才有解決問題的依據，絕不能死記實驗步驟．高考物理總復習-第5章-6講-實驗-驗證機械能守恒定律ppt課件-新人教版二、誤差分析及注意事項1．誤差分析(1)本實驗中因重物和紙帶在下落過程中要克服各種阻力(空氣阻力、打點計時器阻力)做功，故動能的增加量ΔEk稍小于重力勢能的減少量ΔEp，即ΔEk＜ΔEp

，這屬于系統誤差．改進的辦法是調整器材的安裝，盡可能地減小阻力．(2)本實驗的另一個誤差來源于長度的測量，屬偶然誤差．減小誤差的辦法是測下落距離時都從0點量起，一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．二、誤差分析及注意事項2．注意事項(1)打點計時器要穩定地固定在鐵架臺上，打點計時器平面與紙帶限位孔調整在豎直方向，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)實驗中，需保持提紙帶的手不動，且保證紙帶豎直，待接通電源，打點計時器工作穩定后，再松開紙帶．(4)測下落高度時，要從第一個打點測起，并且各點對應的下落高度要一次測量完．2．注意事項高考物理總復習-第5章-6講-實驗-驗證機械能守恒定律ppt課件-新人教版

在用落體法驗證機械能守恒定律時，某同學按照正確的操作選取的紙帶如圖所示，其中O是起始點，A、B、C是打點計時器(所用電源頻率為50Hz)連續打下的3個點．該同學用毫米刻度尺測量O到A、B、C各點的距離，并記錄在圖中(單位：cm)． 在用落體法驗證機械能守恒定律時，某同學按照正確的操作選取(1)甲同學用重錘在OB段的運動來驗證機械能守恒，已知當地的重力加速度g＝9.80m/s2，他用AC段的平均速度作為跟B點對應的重錘的瞬時速度，則該段重錘重力勢能的減少量為__________，動能的增加量為________(均保留3位有效數字，重錘質量用m表示)．在誤差允許的范圍內可得出的結論是：________________________________________________________________________.(1)甲同學用重錘在OB段的運動來驗證機械能守恒，已知當地的

(2)乙同學根據同一條紙帶，同一組數據，也用重錘在OB段的運動來驗證機械能守恒，他將打點計時器打下的第一個點O記為第1個點，圖中的B是打點計時器打下的第9個點．因此他用vB＝gt計算跟B點對應的重錘的瞬時速度，得到動能的增加量為__________，這樣驗證時總是重力勢能的減少量__________(填“大于”、“小于”或“等于”)動能的增加量，原因是：____________________________________.(2)乙同學根據同一條紙帶，同一組數據，也用重錘在OB段的高考物理總復習-第5章-6講-實驗-驗證機械能守恒定律ppt課件-新人教版高考物理總復習-第5章-6講-實驗-驗證機械能守恒定律ppt課件-新人教版答案：(1)1.22m；1.20m；重錘的機械能守恒(2)1.23m；小于；式中用g＝9.80m/s2計算，而實際上重錘下落的加速度小于這個值高考物理總復習-第5章-6講-實驗-驗證機械能守恒定律ppt課件-新人教版高考物理總復習-第5章-6講-實驗-驗證機械能守恒定律ppt課件-新人教版高考物理總復習-第5章-6講-實驗-驗證機械能守恒定律ppt課件-新人教版高考物理總復習-第5章-6講-實驗-驗證機械能守恒定律ppt課件-新人教版高考物理總復習-第5章-6講-實驗-驗證機械能守恒定律ppt課件-新人教版答案：(1)打第一個點時重物的初速度為零(2)0.59m/s

0.17J

0.17J機械能守恒(3)C答案：(1)打第一個點時重物的初速度為零

某同學利用如圖所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律，弧形軌道末端水平，離地面的高度為H.將鋼球從軌道的不同高度h處靜止釋放，鋼球的落點距軌道末端的水平距離為s.

某同學利用如圖所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律，弧形(1)若軌道完全光滑，s2與h的理論關系應滿足s2＝______(用H、h表示)．(2)該同學經實驗測量得到一組數據，如下表所示：

h/(10－1m)2.003.004.005.006.00s2/(10－1m2)2.623.895.206.537.78(1)若軌道完全光滑，s2與h的理論關系應滿足s2＝__請在圖中的坐標紙上作出s2－h關系圖．

請在圖中的坐標紙上作出s2－h關系圖． (3)對比實驗結果與理論計算得到的s2－h關系圖線(圖中已畫出)，自同一高度靜止釋放的鋼球，水平拋出的速率______(填“小于”或“大于”)理論值．(4)從s2－h關系圖線中分析得出鋼球水平拋出的速率差十分顯著，你認為造成上述偏差的可能原因是________________________________________________________________________．(3)對比實驗結果與理論計算得到的s2－h關系圖線(圖中已畫高考物理總復習-第5章-6講-實驗-驗證機械能守恒定律ppt課件-新人教版高考物理總復習-第5章-6講-實驗-驗證機械能守恒定律ppt課件-新人教版