浙江省2019年高考物理总复习第11章实验25.2实验8验证机械能守恒定律课件.ppt

实验(8):验证机械能守恒定律,一、实验原理图,二、基本实验要求1.实验目的:验证机械能守恒定律2.实验原理:让物体自由下落,用刻度尺测出物体下落的高度hn,求出对应点的瞬时速度vn,比较重力势能的减少量与动能的增加量,若二者相等,则机械能守恒。3.实验器材:铁架台(带铁夹)、打点计时器、学生电源、导线、带铁夹的重锤、纸带、刻度尺。,4.实验步骤:(1)按实验原理图把打点计时器竖直固定在铁架台上,用导线把打点计时器与学生电源连接好。(2)把纸带的一端在重锤上用夹子固定好,另一端穿过打点计时器限位孔。(3)用手提着纸带,让重物靠近打点计时器并处于静止状态,然后接通电源,松开纸带,让重物自由落下。重复几次,得到35条打好点的纸带。(4)在打好点的纸带中挑选出点迹清晰的纸带进行测量,在起始点标上O,以后各点依次标上A、B、C、,用刻度尺测出对应下落高度h1、h2、h3、,如图所示。,(5)应用公式vn=,算出各点对应的即时速度v1、v2、v3、vn,填入记录表中。(6)计算各点对应的势能减少量Ep和动能的增加量Ek,进行比较。,5.数据处理:(1)方案一:利用起始点和第n点计算。,(2)方案二:任取两点计算。,若在实验误差允许的条件下二者相等,则机械能守恒定律是正确的。(3)方案三:图象法。从纸带上选取多个点,测量从第一点到其余各点的下落高度hn,并计算各点速度的平方,然后以v2为纵轴,以h为横轴,根据实验数据绘出v2-h图象,若在误差允许的条件下,图线是一条过原点的直线,则机械能守恒定律是正确的。,6.注意事项:(1)重物应选用质量大、体积小、密度大的材料。(2)打点计时器安装要稳固,并使两限位孔在同一竖直线上,以减少摩擦阻力。(3)实验中,手提着纸带上端并保持纸带竖直,减少纸带与限位孔间的摩擦阻力。(4)实验中,需保持提纸带的手不动并让重物靠近打点计时器,待接通电源,让打点计时器工作正常后再松开纸带让重物下落,以保证第一个点是一个清晰的点。(5)因不需要知道动能和势能的具体数值,因此不需要测出重物的质量m。7.误差分析:实际上重物和纸带下落过程中要克服阻力做功,所以动能的增加量要小于势能的减少量。,考点1,考点2,考点3,实验原理和操作典例4(1)在“验证机械能守恒定律”的实验中,某实验小组分别设计了如图甲、乙、丙所示的实验装置来验证机械能守恒定律。,考点1,考点2,考点3,(1)经分析比较后,其中最理想的实验装置是(选填“甲”“乙”或“丙”)。(2)某个小组的三位同学按照正确的操作选得纸带如图所示,其中O是起始点,A、B、C是打点计时器连续打下的3个点。该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C各点的距离,用重物在OB段的运动来验证机械能守恒,已知当地的重力加速度g取9.80m/s2,打点计时器所用电源频率为f=50Hz,设重物质量为1.00kg。,考点1,考点2,考点3,甲同学发现,图中的B是除起始点外打点计时器打下的第n个点,因此他用vB=ngT(T是打点计时器的打点周期)计算B点对应时刻重物的速度,这样得到的结果是重力势能的减少量(选填“大于”“小于”或“等于”)动能的增加量。乙同学认为,可以利用O点到B点的距离hB,计算B点对应时刻重物的速度vB=,这样得到的结果是重力势能的减少量(选填“大于”“小于”或“等于”)动能的增加量。丙同学用AC段的平均速度作为跟B点对应的重物瞬时速度,即用vB=计算B点对应时刻重物的速度,这样得到的结果是重力势能的减少量(选填“大于”“小于”或“等于”)动能的增加量。你认为三位同学的数据处理方法中合理的是(选填“甲”“乙”或“丙”)。,答案,解析,考点1,考点2,考点3,实验数据处理典例5(20172018浙江稽阳联考)在做“验证机械能守恒定律”的实验中,某实验小组用天平称量得到重锤质量m=0.3kg,打点计时器工作频率为50Hz,他们在实验中获得一条纸带如图所示,A、B、C、D、E、F为依次打下的点,根据纸带上的数据,可测得打下D点重锤的动能EkD=J。某同学计算发现A到D点重力势能的减少量Ep小于D点时重锤的动能EkD,由此他得出结论:在重锤下落过程中,机械能不守恒。你认为他的观点是否正确?。原因是。,答案,解析,考点1,考点2,考点3,实验创新设计典例6某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律。频闪仪每隔0.05s闪光一次,图中所标数据为实际距离,该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表(当地重力加速度取9.8m/s2,小球质量m=0.2kg,结果保留三位有效数字):,考点1,考点2,考点3,(1)由频闪照片上的数据计算t5时刻小球的速度v5=m/s。(2)从t2到t5时间内,