实验：验证机械能守恒定律.ppt

1、实验：验证机械能守恒定律,机械能守恒定律,在只有重力或弹力做功的物体系统内，物体的动能和势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。,内容：,表达式：,适用条件：,只有重力做功或弹力做功,知识回顾,在自由落体运动中，若物体下落高度h 时的速度为v ,则,实验原理,打点计时器、纸带、复写纸、重物、刻度尺、铁架台（带铁夹）、学生电源等。,夹子,打点计时器,纸带,重物,铁架台,实验器材,3、更换纸带，重复几次。,1、将打点计时器固定在铁架台上，把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。,2、用手提着纸带使重物停靠在打点计时器附近。然后先接通电源，再松开纸带，让重物自由下落。,实验步骤

2、,4、在打好点的纸带中挑选“点迹清楚且第一、二两点间距离约为2mm”的一条纸带，在起始点标上O，在选5个连续的点一次标上1、2、3，用刻度尺依次测出下落高度h1、h2、h3。,5、计算出个点对应的瞬时速度v1、v2、v3。,6、计算各点对应的势能减少量mgh，以及增加的动能mv2/2，并进行比较。,1、本实验要不要测量物体的质量？,无需测量物体的质量,操作技巧,纸带上的第一个点为计时起点0 （起始点的速度应该为零，即打点计时器在纸带上打下第一个点时纸带刚开始下落）。,起始点,对于实际获得的纸带，如何判定纸带上的第一个点就是纸带刚开始下落时打下的呢？,纸带上的头两个点间的距离应接近2mm,操作技

3、巧,2、如何确定计时起点和选取纸带？,操作技巧,3、若不知起点，如何验证机械能守恒？,我们可以选取A、B两点，比较它们的机械能EA和EB。若以点B为0 势能点，则有： EKAmghEKB,操作技巧,4、如何测量物体的瞬时速度？,做匀变速运动的物体一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度。,操作技巧,这种方法是根据机械能守恒定律得到的，而我们的目的就是验证机械能守恒定律，所以不能用。,这种方法认为加速度为g ，由于各种摩擦阻力不可避免，所以实际加速度必将小于g，这样得到的速度将大于实际速度，故这种方法也不能用。,6、实际上重物和纸带下落过中要克服阻力做功， 所以动能的增加量要 势能的减

4、少量。,1、打点计时器的两限位孔必须在 ， 以减少摩檫阻力。,2、实验时必须先 ，然后松开纸带让重 锤下落。,4、测量下落高度时，必须从 算起。选取 的各计数点要离起始点远些。,5、实验中因不需要知道动能和势能的具体数值， 故不需测 。,同一竖直线上,接通电源,接近2mm,起始点,物体的质量m,小于,注意事项,数据处理,1、计算法,计算出每一点的机械能，看它们是否相等。,数据处理,2、图象法,该图象的斜率表示什么？,为什么图象通过原点？,验证机械能守恒定律,用气垫导轨演示机械能守恒定律,（3）如果所打的纸带，前几个点不清晰，其它点清晰，试说明用这样的纸带怎样验证机械能守恒定律。,例1、在验证机

5、械能守恒定律的实验中： （1）除打点计时器、电源、重锤、纸带以外，在下面的测量仪器中，必需使用的是_。 A、天平 B、弹簧秤 C、刻度尺 D、秒表,在纸带上选取A、B两点，测出 计算出重力势能的减小量，求出 计算动能的增加量，在误差范围内验证：,C,实验当地的重力加速度,例2、为进行验证机械能守恒定律的实验，有下列器材可供选择：铁架台、打点计时器、复写纸、纸带, 低压交流电源, 天平，秒表，导线，电键其中不必要的器材是 和 ；缺少的器材是重锤和_.为减小实验误差，所选纸带一个点与第二点间的距离等于或接近于_mm者为最好 “在验证机械能守恒定律”的实验中，有如下步骤： A.固定好打点计时器，正确

6、地放置重锤和纸带，准备打点； B.接通电源，使重锤自由下落，打出纸带，重复做几次； C.正确选取纸带，记下第一点的位置0，并依次选取几个记数点，算出速度； D.测出各记数点距0的距离，即为下落高度； E.用天平称出重锤的质量； F.用实验取得数据，验证机械能守恒定律 在上述步骤中，多余的一个步骤是_(填序号) 为减少实验误差，应选择哪种重锤_(填下面选项的字母序号) A较重的重锤 B较轻的重锤,天平,秒表,刻度尺,2,E,A,例3、用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。实验所用的电源为学生电源，输出电压为6V的交流电和直流电两种。重锤从高处由静止开始落下，重锤上拖着的纸带通过打点计时器打出一

7、系列的点，对纸带上的点的痕迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。下面列举了该实验的几个操作步骤： A按照图示的装置安装器件； B将打点计时器接到电源的直流输出端上； C用天平测量出重锤的质量； D释放悬挂纸带的夹子，同时接通电源开关打出一条纸带； E测量打出的纸带上某些点之间的距离； F根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能。 指出其中没有必要进行的或者操作不恰当的步骤，将其选项对应的字母填在下面的空行内，并说明其原因。,步骤B是错误的。应该接到电源的交流输出端。,步骤C不必要，因为根据测量原理，重锤的动能和势能中都包含了质量m，可以约去。,步骤D是错误的，应该先接通电

8、源，待打点稳定后再释放纸带。,例4、光电计时器是物理实验当中经常用到的一种精密计时仪器，它由光电门和计时器两部分组成，光电门的一臂的内侧附有发射激光装置（发射激光装置是激光二极管，发出的光束很细），见图4中的A和A，另一臂的内侧附有接收激光的装置，见图中的B和B，当物体在它们之间通过时，二极管发出的激光被物体挡住，接收装置不能接收到激光信号，同时计时器就开始计时，直到挡光结束光电计时器停止计时，故此装置能精确地记录物体通过光电门所用的时间。现有一小球从两光电门的正上方开始自由下落，若要用这套装置来验证机械能守恒定律，则要测量的物理量有 （每个物理量均用文字和字母表示，如高度H）；验证机械能守恒的关系式为： 。,解：由于本装置可记录小球通过光电门的时间，则将小球的直径D除以时间t，即可求出小球经过光电门的速度，若再测出两光电门之间相距的高度H，即可验证机械能守恒定律。,故需要测量的物理量有：小球直径D，两光电门之间相距的高度H，通过上下两光电门的时间t1、 t2。,得：,例5、某人设计了一个验证机械能守恒定律的实验装置，如图所示，长为L的绳子一端固定于O点，另一端拴一个质量为m的小球，绳子下垂时小球位于B点，在B点的正上方距离约等于小球直径的D处放一锋利的刀片，把绳子