高中物理实验验证机械能守恒定律

1、高中物理实验验证机械能守恒定律第1页，共25页，2022年，5月20日，10点3分，星期四9实验：验证机械能守恒定律第2页，共25页，2022年，5月20日，10点3分，星期四复习回顾1、什么叫机械能守恒？2、机械能守恒的条件是什么？3、自由落体运动的物体，机械能守恒吗？ 质量为m的物体从O点自由下落，以地面为零参考面，经过A、B两点的速度分别为VA和VB，A、B两点距地面的高度分别为hA、hB。4、如何推导机械能守恒的表达式？第3页，共25页，2022年，5月20日，10点3分，星期四本实验借助实验目的验证机械能守恒定律自由落体运动第4页，共25页，2022年，5月20日，10点3分，星期四

2、实验原理在自由落体运动中，若物体下落高度h 时的速度为v ,则hvmgh =mv 212第5页，共25页，2022年，5月20日，10点3分，星期四实验原理2A2B2121mvmvmgh-=？ 要证明上式是否成立，需要测量哪些物理量？如何测量这些物理量？第6页，共25页，2022年，5月20日，10点3分，星期四测量这些物理量，需要哪些器材？实验器材重物、打点计时器、纸带、交流电源、铁架台、夹子、毫米刻度尺第7页，共25页，2022年，5月20日，10点3分，星期四实验步骤与操作1、选择重物时，选轻一点的好还是重一点的好？为什么？ 我们要求重物作自由落体运动，而阻力是不可避免地存在的，为了减少

3、阻力对实验的影响，应采用密度较大的重物。第8页，共25页，2022年，5月20日，10点3分，星期四实验步骤与操作2、安装打点计时器时，应注意什么问题？ 计时器平面与纸带限位孔调整在竖直方向，计时器要稳定在铁架台上，并将计时器伸出桌外。3、这样做的目的是什么? 减小纸带与限位孔的摩擦带来的实验误差；保证重物有足够的下落空间，以便在纸带上能够打出较多的点，有利于进行计算 第9页，共25页，2022年，5月20日，10点3分，星期四实验步骤与操作4、实验时，接通电源和释放纸带的顺序怎样？先通电源，再释放纸带5、释放纸带时应注意什么问题？ 释放重物前，重物应靠近打点计时器，以便能打出较多的点。拉稳纸

4、带的上端，确保重物由静止释放。第10页，共25页，2022年，5月20日，10点3分，星期四按如下实验步骤进行实验1.按照课本所示装置安装打点计时器2.将纸带穿过计时器，下端与重物相连3.接通电源，待计时器工作稳定后释放纸带4.及时切断电源，取下纸带，标上纸带号5.更换纸带，重复以上步骤6.整理器材，使器材复位实验步骤与操作第11页，共25页，2022年，5月20日，10点3分，星期四问题1本实验要不要测量物体的质量？mgh =mv 212gh =v 212无需测量物体的质量如果实验要求计算势能和动能的具体数据，那就必须要知道物体的质量。第12页，共25页，2022年，5月20日，10点3分，

5、星期四问题2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）。gh =v 21212x = gt2 = 9.80.022m 210-3m = 2 mm12h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。第13页，共25页，2022年，5月20日，10点3分，星期四思考可以回避起始点吗（即处理纸带时可以不用到起始点吗）?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：EKAmghEKBhAB第14页，共25页，2022年，5月20日，10

6、点3分，星期四数据处理7113我们可以选取7、13两点，比较它们的机械能E7和E13,以点13为0势能参考点，则有： EK7mghEK13第15页，共25页，2022年，5月20日，10点3分，星期四验证： 计时器打下的第一个点作为起始点，适当大距离后选一个点作终点Vh数据处理注意：必须保证纸带上的第一个点迹清晰，且是放手时打下的第一个点。第16页，共25页，2022年，5月20日，10点3分，星期四数据处理 M kgh m VAm/s VBm/s势能减少量mgh(J)动能增加量EK(J)1234通过本实验，我们可以得到的结论是： 第17页，共25页，2022年，5月20日，10点3分，星期四

7、0hv 212图象法处理数据gh =v 212该图象的斜率表示什么？为什么图象通过原点？第18页，共25页，2022年，5月20日，10点3分，星期四误差分析 因重物下落中要克服阻力做功，实验的动能增加量必定稍小于重力势能减少量第19页，共25页，2022年，5月20日，10点3分，星期四辨析计算物体的速度，可有三种方法第1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，所以不能用第2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，这样将得到机械能增加的结论，有阻力作用机械能应该是减少的，故这种方法也不能用第20页，共25页，2022年，5月20

8、日，10点3分，星期四例1.“验证牛顿第二定律”及“验证机械能守恒定律”这两个实验，它们的共同之处是 A都要用打点计时器B都要用天平测质量C都要用刻度尺测位移D都要计算瞬时速度AC练习1.在验证机械能守恒定律的实验中，需直接测量的物理量是 A重物的质量B重力加速度C重物下落的高度D与下落高度对应的重物的瞬时速度C第21页，共25页，2022年，5月20日，10点3分，星期四例2.在验证机械能守恒定律的实验中，下列操作正确的是 A先释放重物，后接通电源B用秒表测量重物下落的时间C打完一条纸带后，立即切断电源D每打完一条纸带，活动复写纸位置CD练习2.在验证机械能守恒定律的实验中要用到的器材和测量

9、仪器有_A打点计时器B低压交流电源C秒表D重锤 E铁架台和复夹F纸带G刻度尺H天平ABDEFG第22页，共25页，2022年，5月20日，10点3分，星期四例3 某学生在验证机械能守恒定律的实验中有如下操作步骤，试按合理的顺序步骤序号填在下面的线上：_A断开电源，取下纸带，选出前两个点间距离接近2mm的纸带；B把纸带固定在重锤上；C将纸带穿过打点计时器，并把纸带上提使重锤停在靠近打点计时器的地方；D把打点计时器固定在放于桌边的铁架台上，并与低压交流电源相连接；E接通电源，同时释放纸带；F求出重锤重力势能的减少量EP和动能的增加量EK，比较EP和EK得出实验结论；G用刻度尺量出所选取的计数点到打

10、下的第一个点0之间的距离DBCEAGF第23页，共25页，2022年，5月20日，10点3分，星期四练习.在重锤带动纸带自由下落，用打点计时器验证机械能守恒的实验时，打点计时器打出的纸带如下图所示重锤的质量用m表示，根据纸带上的数据，重锤在B点的动能是_，重锤在E点的动能是_ 在上述过程中，重锤重力势能变化是_（记数点A、B、CF均为相邻的打点）2.47m(J)3.94m(J)1.48m(J)第24页，共25页，2022年，5月20日，10点3分，星期四练习.在验证机械能守恒定律时，将重物自由下落，纸带记录如图所示（计算结果取2位有效数字）T=0.02s图中纸带左端为与重物相连端，0点为重物静止时所记录的点，ABC三个记数点为打点计时之点，则重物下落hB距离时，其速度VB可用计算式