验证机械能守恒(课堂).ppt

第 九 节,验证机械能守恒定律,请你思考,运用什么方法来进行实验呢？,利用自由落体运动验证机械能守恒定律,推导出机械能守恒定律在本实验中的具体表达式 在图1中，质量为m的物体从O点自由下落，以地作零重力势能面，下落过程中任意两点A和B的机械能分别为：,EA=,EB=,如果忽略空气阻力，物体下落过程中的机械能守恒，于是有 EA=EB，即,=,上式亦可写成,该式左边表示物体由A到B过程中动能的增加，右边表示物体由A到B过程中重力势能的减少。等式说明，物体重力势能的减少等于动能的增加。为了方便，可以直接从开始下落的O点至任意一点（如图1中A点）来进行研究，这时应有：,即为本实验要验证的表达式，式中h是物体从O点下落至A点的高度，vA是物体在A点的瞬时速度。,一、实验方案,(1) 测量物体的速度,(2),验证的表达式,问题发散,（1）可以用电磁打点计时器来测量物体的瞬时速度。,（2）怎样具体地测出速度呢？,1、确定测物体运动速度的方案,实验策略分析,（1）本实验中，我们采用打点计时器测速度。打点计时器我们比较熟悉，实验操作也比较简便。,（2）测速度的方法：,2、测物体的速度,求瞬时速度vA 根据做匀加速运动的物体在某一段时间t内的平均速度等于该时间中间时刻的瞬时速度可求出A点的瞬时速度vA。,t=20.02 s（纸带上任意两个相邻的点间所表示的时间都是0.02s），可求出各段的平均速度。这些平均速度就等于是1，2，3，各点相对应的瞬时速度v1，v2，v3，.例如：量出02点间距离s1,这就是点1处的瞬时速度v1。依次类推可求出点2，3，处的瞬时速度v2，v3，。,（1）由mv2/2=mgh推出v2/2=gh，不需要测量重物的质量。,（2）图2中h1，h2，h3，分别为纸带从O点下落的高度。根据以上数值可以计算出任意点的重力势能和动能，从而验证机械能守恒定律。,3、验证,二、实验装置,三、实验仪器,电火花计时器 重物（300g3g）及纸带。 学生电源 铁架台、夹子。,请你思考,为了提高实验的准确度，应该从哪些方面考虑？,四、实验注意事项,思路引导,1、操作方面：减小阻力,2、选择器材方面：减小相对误差,3、数据处理方面：减小相对误差,细节考虑,1、操作方面：,（1）打点计时器要稳定地固定在铁架台上，计时器平面与限位孔在竖直方向上，铁架台放在桌边，计时器距地面高约1米。,（2）物体与纸带间用一夹夹牢，纸带下落时不晃动，下落时初速为零，打出的第一个点清晰。,细节考虑,2、器材选择：,（1）重锤要选得相对重些，约为300g3g。,（2）为减小测量高度的相对误差，选取的计数点要离第一个计数点远些。,细节考虑,2、误差分析：,（1）来自纸带与计时器间的摩擦。故计时器平面要竖直，纸带与计时器平面要平行，要采用电火花计时器。,（3）选计数点时，相邻计数点间的距离要尽可能拉得开些，使求得的速度误差小些。,（2）交流电的频率不稳引起的误差。,思路引导,1、在纸带上选择两点，比较重物在这两点的动能与势能的总和，可以在验证机械能守恒时回避起始点。,2、处理纸带时，时间间隔不要取得太长，因为这样可能使打出的纸带上的点数不够用。,3、学生写好实验报告后，要求学生相互交流和评估，提高学生的实验能力。,五、几点可行的思