必修二第七章 7.9 实验：验证机械能守恒定律徐勇.ppt

1、第七章 机械能及其守恒定律,7.9 实验：验证 机械能守恒定律,岳阳市第四中学：徐勇,1、物体机械能守恒的条件是怎样的？,复习,只有重力或弹力(弹簧类)做功,2、机械能守恒三种表达式,实验：验证机械能守恒,1、本实验采用什么方法验证机械能是否守恒的？,用自由落体运动验证机械能守恒,2、实验原理,3、实验要测量哪些物理量？,h、v,4、要哪些仪器？,重物(带纸带夹子) 刻度尺电磁打点计时器 复写纸交流电源46v 纸带导线 铁架台(带夹子),在自由落体运动中，若物体下落高度h 时的速度为v ,则,实验器材：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

2、带,重物,铁架台,4、选择合适的纸带，处理数据。,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。,实验步骤,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。,1、如何选择重物？,2、安装打点计时器时，有什么要求？,3、接通电源和释放纸带的先后顺序是怎样？,4、释放纸带前应注意哪些问题？,实验难点及注意事项,质量大，体积小（密度大）,两限位孔竖直,先接通电源后释放纸带,重物靠近打点计时器 纸带平整竖直不摆动,问题1,本实验要不要测量物体的质量？,无需测量物体的质量,如果实验要求计算势

3、能和动能的具体数据，那就必须要知道物体的质量。,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）。,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。,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： EKAmghEKB,问题3,如何测量物体的瞬时速度?,vB = vA + at,做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度，等于相邻两点间的平均速度。,思考,这种方法认为加速度为

4、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。,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。,注意事项,4、实验用的纸带一般小于1m ，从起始点开始大约能打出20 个点左右。末位置的点可选择倒数第一个点或倒数第二个点，从这一个点向前数46 个点当初位置的点，可以减小这两个点的瞬时速度以及两点之间距离（高度h）测量的误差。,1、安装打点计时器时，必须使两纸带限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力。,2、应选用质量和密度较大的重物，增大重力可可使阻力的影响相对减小，增大密

5、度可以减小体积，可使空气阻力减小。,3、选用纸带时应尽量挑选第一、二点间距接近2mm的点迹清晰且各点呈一条直线的纸带。,误差分析,1、偶然误差： 测量长度时会带来误差,2、系统误差： 实验中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，故动能的增加量EK 必定稍小于势能的减少量EP 。,数据记录,可不可以用图象处理数据?,图象法处理数据,该图象的斜率表示什么？,为什么图象通过原点？,例1 在用自由落体运动验证机械能守恒定律时，某同学按照正确的操作选得纸带如图所示，其中O点是起始点，A、B、C是打点计时器连续打下的三个点，该同学用毫米刻度尺测量O点到A、B、C各点的距离，并记录在

6、图中(单位cm)已知打点计时器电源频率为50Hz，重物质量为1Kg，当地重力加速度g9.80 m/s2.,15.7,(2)该同学用重物在OB段的运动来验证机械能守恒定律，该段重物重力势能的减小量为_J，打B点时重物的动能为_ J。 (均保留三位有效数字) (3)假设重物下落过程受到的阻力恒定，在此实验中还可以做到（ ） A测出当地重力加速度的精确值 B计算重物下落的加速度 C计算重物下落过程中受到的阻力 D计算重物在OB段运动中克服阻力做的功,1.22,1.20,BCD,例2（全国卷1）如图所示，两个质量各为m1和m2的小物块A和B，分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端，已知m1m2，现要利用此装

7、置验证机械能守恒定律。（1）若选定物块A从静止开始下落的过程中进行测量，则需要测量的物理量有_。物块的质量m1、m2；物块A下落的距离及下落这段距离所用的时间；物块B上升的距离及上升这段距离所用的时间；绳子的长度。,或,（2）为提高实验结果的准确程度，某小组同学对此实验提出以下建议：绳的质量要轻；在“轻质绳”的前提下，绳子越长越好；尽量保证物块只沿竖直方向运动，不要摇晃；两个物块的质量之差要尽可能小。以上建议中确实对提高准确程度有作用的是_。（3）写出一条上面没有提到的对提高实验结果准确程度有益的建议：_。,对同一高度进行多次测量取平均值,选取受力后相对伸长尽量小的绳子,减少滑轮轴的摩擦,练习

8、1：在验证机械能守恒定律的实验中 自由落下的重锤质量要大一些，这是为了减少 对实验的影响. 实验中 测定重锤的质量( 填“要”或“不要” ). 实验小组C在验证机械能守恒定律的实验中发现,重锤减小的重力势能总是 重锤动能的增加,其原因主要是因为在重锤下落的过程中存在 。,空气阻力和打点计时器对纸带的阻力,不要,大于,阻力作用,练习2：在用“用打点计时器验证机械能守恒定律”的实验中，质量m=1.00kg的重物拖着纸带竖直下落，打点计时器在纸带上打下一系列的点，如图，相邻计数点时间间隔为0.04s，P为纸带运动的起点，从打P到打下B过程中物体重力势能的EP=J，在此过程中物体动能的增加量EK= J（已知当地的重力加速度g=9.8 m/s2，答案保留三位有效数字）。用v表示各计数点的速度，h表示各计数点到P点的距离，以v2/2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的v2/2- h图线，若斜率等于某个物理量的数值时，说明重物下落过程中机械能守恒，该物理量是 。,2.28,2.26,当地重力加速度,.,练习3：在做“验证机械能守恒定律”的实验时，实验小组A不慎将一条选择好的纸带的前面一部分损坏了,剩下的一部分纸带上各点间的距离如图所示的数值，已知打点计时器的周期为T=0.02s,重力加速度g=9.8 m/s2;重锤的质量为m,已知S1=0.98cm, S2=1.42cm, S3=1.