高中物理实验验证物体仅在重力作用下是否做匀变速直线运动PPT学习教案

1、会计学1高中物理实验验证物体仅在重力作用下高中物理实验验证物体仅在重力作用下是否做匀变速直线运动是否做匀变速直线运动电火花计时器纸带夹子重物第1页/共14页探究仅在重力作用物体是否做匀变速直线运动 1、要验证重物在自由下落过程中机械能保持不变,则只要验证:它的重力势能的减少等于动能的增加量。 2、设物体的质量为m，下落距离为hn时物体的瞬时速度为V，则势能减少mghn，h2h3h4h5h6h7h121mv2n3、下落距离为hn时物体的瞬时速度为：Vn=(hn+1hn1) / (2T)，由此可算出相应点的运动能01234657V2V3V4V5V6 4、比较mghn与 是否相等 ，21mv2n第2

2、页/共14页如图所示任选一参考面，设各计数点到参考面的高度分别为H0、 H1、 H2、 H3、 H4、H5、 H6、 H7、设物体的质量为m，物体在计数点2、3、4、5、6处的瞬时速度分别为V2、 V3、 V4、 V5、 V6任选一参考面012346V0=0H021mv2mgH0 + 0 =5H1H2H3H4H5H7H67V2V3V4V5V6V2 =（H1H3）/ （2T）V3=（H2H4）/ （2T）V4=（H3H5）/ （2T）V5=（H4H6）/ （2T）V6=（H5H7）/ （2T）目标：要证明各处的机械能是否相等？21mv2mgH2 + 2 21mv2= mgH3 + 3 21mv2

3、= mgH4 + 4 21mv2= mgH5 + 5 ？ 21mv2mg（H0 H2）= 2 021mv221mv2mg（H0 H3）= 3 021mv221mv2mg（H0 H4）= 4 021mv221mv2mg（H0 H5）= 5 021mv2减少的势能增加的动能？第3页/共14页21mv2mgh2 = 2 021mv2h221mv2Mgh3 = 3 021mv2任选一参考面H0H1H2H3H4H5H6H7012346V0=057V2V3V4V5V6 h3h421mv2Mgh4 = 4 021mv2h521mv2Mgh5 = 5 021mv2h6h7h121mv2mg（H0 H2）= 2

4、 021mv221mv2mg（H0 H3）= 3 021mv221mv2mg（H0 H4）= 4 021mv221mv2mg（H0 H5）= 5 021mv2减少的势能增加的动能？21mv2Mgh6 = 6 021mv2 由此可得比较实用的方法是测出各计数点到开始下落点的距离（即对应的下降的高度）由此再求出求出各计数的瞬时速度，即可进行计算与验证。V2 =（h3h1）/ （2T）V3=（h4h2）/ （2T）V4=（h5h3）/ （2T）V5=（h6h4）/ （2T）V6=（h7h5）/ （2T）第4页/共14页电火花计时器夹子重物实验步骤：一、安装仪器：1、把打点计时器竖直地固定的在铁架台上

5、。2、接上电源（电键未打开）。3、让纸带穿过打点计时器。4、把重物夹在纸带的下端。二、测量数据：5、拉直纸带，并让重物靠近打点计时器。6、打开电源，放开纸带。 7、断开电源，换上新的纸带。8、再打开电源，放开纸带，重复实验几次。 9、选出所打的点比较清距离按照匀变速规律变化的纸带进行测量。（可以测一下第一、二点之间的距离d12是否接近2mm）2mms12=gt2/2100.022/2=2103(m)=2mm三、数据处理（验证）：第5页/共14页实验步骤：三、数据处理（验证）：h2h3h4h5h6h7h101234657 1、选计数点。（）选定第一个点为计数点。（）在两点间距离较大处开始依次选定

6、计数点、（0、计数点间距离不能太小否则在测量中会引起较大的误差）、测出各计数点、到点的距离。、计算计数点、的速度。V2 =（h3h1）/ （2T）V3=（h4h2）/ （2T）V4=（h5h3）/ （2T）V5=（h6h4）/ （2T）V6=（h7h5）/ （2T）、比较对应计数点处减少的势能mghn与增加的动能是否相等。21mv2n实验结论：物体在自由下落中机械能守恒。第6页/共14页数据记录表格计数点各计数点到点的离（s/m）各计数点处物体的速度（s/m）物体减少的势能 （mghn）h1h2h3h4h5h6h7物体f增加的动能 （mn）v2v3v4v5v6mgh2mgh3mgh4mgh5m

7、gh621m v2221mv2321m v2421mv2521mv26第7页/共14页误差分析：、如果考虑到重物带着纸带下落中总是会受到一定的阻力，由此引起的误差对结果有什么引响？它是属于偶然误差还时系统误差？、长度测量的误差。、时间测量的误差。方法创新： 1、由于测量不可避免地会有误差，因此所计算出的动能的减少量与势能增加量一般是不相等的，哪么我们怎样才能断定它们在误差充许的范围内是相等的从而认定如果测量没有误差它们应该是相等的？ 2、如果所选用纸带没有马上处理，不慎纸带上含有第一个点的一小部分残缺了。问我们还能利用这条纸带进行验证机械能守恒定律吗？如果不行请说明理由，如果行请简要说明验证的

8、方法。 3、可以利用本实际所打出的纸带测重力加速度。第8页/共14页数据记录表格计数点各计数点到点的离（s/m）各计数点处物体的速度（s/m）物体减少的势能 （mghn）h1h2h3h4h5h6h7物体f增加的动能 （mn）v2v3v4v5v60.693m0.941m1.231m1.559m1.922m0.686m0.932m1.223m1.551m1.915m0.686m0.6930.686m=0.007/0.693=0.0102=1.02%0.932m0.9410.932m=0.009/0.932=0.0097=0.97%第9页/共14页数据处理方法2：h2h3h4h5h6h7h11234

9、657 1、选计数点。（）任选一个定点为基准点0。（）在两点间距离较大处开始依次选定计数点、（0、计数点间距离不能太小否则在测量中会引起较大的误差）、测出各计数点、到点的距离。、计算计数点、的速度。V2 =（h3h1）/ （2T）V3=（h4h2）/ （2T）V4=（h5h3）/ （2T）V5=（h6h4）/ （2T）V6=（h7h5）/ （2T）、以计数2点为参考点。5、计算其余各点与之动能的增加量： 21mv2n21mv226、计算其余各点与之势能的减少量：mg（hn h2）7、比较各点的势能减少量：mg（hn h2）与动能的增加量 是否相等 21mv2n21mv22。0第10页/共14页

10、（1）打点计时器的安装，两纸带限位孔必须在同一竖直线上，以减少摩擦阻力。注意事项：（打点计时器的面必须与水平面垂直）（2）必须先接通电源，让打点计时器工作正常后才能松开纸带让重锤下落。（3）纸带上端最好不要悬空提着，可使手臂靠着某处（但不要靠在铁架台上），保证重物下落的初速度为零，使纸带上打出的第一个点是清晰的一个小点。改进方法：在打点计时器的上方一定距离处再固定一个铁夹，夹住纸带的上端，以代替手。电火花计时器纸带夹子重物 （4）测量下落高度时，都必须从起始点算起，不能搞错为了减小测量h值的相对误差，选取的各个计数点要离起始点远些，纸带也不宜过长，约40cm即可。（5）因计算动能与势能时都有质

11、量的因子m，因此在验证中不需要测出重物的质量。（6）固定打点计时器时，要让重锤伸出桌面以外，保证它下落中不会打在桌子或铁架台上，但固定打点计时器的夹子也不可伸出太长，以防铁架台翻倒。（7）重物和纸带下落过程中要克服阻力（主要是打点计时器的阻力）做功，所以动能的增加量Ek必定稍小于势能的减少量EP 。（系统误差）（8）在验证中，不可用V n=gtn来计算各处的速度。第11页/共14页如图所示任选一参考面，设各计数点到参考面的高度分别为H0、 H1、 H2、 H3、 H4、H5、 H6、 H7、设物体的质量为m，物体在计数点2、3、4、5、6处的瞬时速度分别为V2、 V3、 V4、 V5、 V6任

12、选一参考面012346V0=0H021mv2mgH0 + 0 =5H1H2H3H4H5H7H67V2V3V4V5V6V2 =（H1H3）/ （2T）V3=（H2H4）/ （2T）V4=（H3H5）/ （2T）V5=（H4H6）/ （2T）V6=（H5H7）/ （2T）目标：要证明各处的机械能是否相等？21mv2mgH2 + 2 21mv2= mgH3 + 3 21mv2= mgH4 + 4 21mv2= mgH5 + 5 ？ 21mv2mg（H0 H2）= 2 021mv221mv2mg（H0 H3）= 3 021mv221mv2mg（H0 H4）= 4 021mv221mv2mg（H0 H5）= 5 021mv2减少的势能增加的动能？第12页/共14页数据记