79实验：验证机械能守恒定律

http:/第七章第七章 机械能守恒定律机械能守恒定律第九节第九节 实验：验证机械能守恒定律实验：验证机械能守恒定律本实验借助的物理现象是：本实验借助的物理现象是：自由落体运动自由落体运动请同学们完成以下填空：请同学们完成以下填空：物体做自由落体运动，只有物体做自由落体运动，只有_ 做功，物体的做功，物体的 _与与_ 相互转化，但总的机械能不变。相互转化，但总的机械能不变。若物体的某一时刻的瞬时速度是若物体的某一时刻的瞬时速度是v，下落高度是，下落高度是h,则有则有_21mgh2mvhv请同学们阅读教材请同学们阅读教材“实验方法实验方法”部部分并回答以下问题分并回答以下问题1、本实验需要哪些器材？、本实验需要哪些器材？2、简述实验步骤、简述实验步骤3、本实验要不要测物体的质量？、本实验要不要测物体的质量？4、讨论课文中、讨论课文中“纸带上某两点纸带上某两点”如何选取？如何选取？5、重物的速度如何测量？、重物的速度如何测量？1、本实验需要哪些器材？、本实验需要哪些器材？ 电火花计时器电火花计时器 重物重物 纸带纸带 铁架台（带铁夹）铁架台（带铁夹） 刻度尺刻度尺2、简述实验步骤、简述实验步骤 按照课本所示装置安装打点计时器按照课本所示装置安装打点计时器 将纸带穿过计时器，下端与重物相连将纸带穿过计时器，下端与重物相连 先接通电源后释放纸带先接通电源后释放纸带 更换纸带，重复以上步骤更换纸带，重复以上步骤 选择纸带，处理数据选择纸带，处理数据3、本实验要不要测物体的质量？、本实验要不要测物体的质量？只证明如果实验要求计算势能和动能的具体数据，如果实验要求计算势能和动能的具体数据，那就必须知道物体的质量那就必须知道物体的质量（即：用天平测物体的质量）（即：用天平测物体的质量）4、讨论课文中、讨论课文中“纸带上纸带上某两点某两点的距离等的距离等于重物于重物”中的中的“某两点某两点”如何选取？如何选取？21mgh2mvhv我们验证我们验证：需要从起始点开始算起，如右图：需要从起始点开始算起，如右图：实际上我们完全可以回避起始点的实际上我们完全可以回避起始点的7113我们可以选取我们可以选取7、13两点，比较它们的机械能两点，比较它们的机械能E7和和E13,以点以点13为为0势能参考点，则有：势能参考点，则有： EK7mghEK13我们分别回答以上问题我们分别回答以上问题5、重物的速度如何测量？、重物的速度如何测量？重物的速度可以用大家熟悉的方法从重物的速度可以用大家熟悉的方法从纸带测出，这样也就知道了它在各点纸带测出，这样也就知道了它在各点的瞬时速度，从而得到它在各点的动的瞬时速度，从而得到它在各点的动能。比较重物在某两点的动能与势能能。比较重物在某两点的动能与势能之和，就能验证机械能是否守恒。之和，就能验证机械能是否守恒。利用匀变速直线运动的规律利用匀变速直线运动的规律可以用可以用 AC 的平均速度代表的平均速度代表 B 的瞬时速度。的瞬时速度。BACvv请同学们独立推导此表达式请同学们独立推导此表达式利用匀变速直线运动的规律利用匀变速直线运动的规律如图如图A、B、C是纸带上相是纸带上相邻的三个点，纸带以加速邻的三个点，纸带以加速度度a做匀加速运动，所以做匀加速运动，所以A、C两点的距离可以表示为：两点的距离可以表示为：a2ACAxvvtt21(2 )(2 )2AxvtatBAvvatBACvv结合结合v-t图象了解图象了解瞬时速度和时间中瞬时速度和时间中点的平均速度相等点的平均速度相等的物理意义的物理意义利用匀变速直线运动的规律利用匀变速直线运动的规律计算物体的速度，可有三种方法计算物体的速度，可有三种方法12nnvgh、2nnvgt、1132nnnhhvT、第第1种方法种方法是根据机械能守恒是根据机械能守恒定律得到的，而我们的目的就定律得到的，而我们的目的就是验证机械能守恒定律，所以是验证机械能守恒定律，所以不能用不能用第第2种方法种方法认为加速度为认为加速度为g，由，由于各种摩擦阻力不可避免，所于各种摩擦阻力不可避免，所以实际加速度必将小于以实际加速度必将小于g，这，这样将得到机械能增加的结论，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有阻力作用机械能应该是减少的，故这种方法也不能用的，故这种方法也不能用怎样减少阻力？怎样减少阻力？1、安装打点计时器时，、安装打点计时器时，必须使两纸带限位孔在同必须使两纸带限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦一竖直线上，以减小摩擦阻力。阻力。2、应选用质量和密度较、应选用质量和密度较大的重物，可使摩擦阻力，大的重物，可使摩擦阻力，空气阻力相对减小。空气阻力相对减小。以哪两个点作为始末位置最为合适？以哪两个点作为始末位置最为合适？实验用的纸带一般小于实验用的纸带一般小于1m，从，从起始点开始大约能打出起始点开始大约能打出20个点个点左右。末位置的点可选择倒数左右。末位置的点可选择倒数第一个点或倒数第二个点，从第一个点或倒数第二个点，从这一个点向前数这一个点向前数46个点当初个点当初位置的点，可以减小这两个点位置的点，可以减小这两个点的瞬时速度以及两点之间距离的瞬时速度以及两点之间距离（高度（高度h）测量的误差。）测量的误差。因重物下落中要克服阻力做功，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实验的动能增加量必定稍小于重力势能减少量重力势能减少量可以多次测量。可以多次测量。实验报告的主要内容实验报告的主要内容1、为进行、为进行“验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律”的实验，有下的实验，有下列器材可供选用：铁架台，打点计时器，复写纸，列器材可供选用：铁架台，打点计时器，复写纸，纸带，秒表，低压直流电源，导线，电键，天平。纸带，秒表，低压直流电源，导线，电键，天平。其中不必要的器材有：其中不必要的器材有： ；缺少的器材是；缺少的器材是 。不必要的器材有：秒表、低压直流电源、天平。不必要的器材有：秒表、低压直流电源、天平。缺少的器材是低压交流电源、重锤、刻度尺缺少的器材是低压交流电源、重锤、刻度尺通过原点的直线、通过原点的直线、g.2、在验证机械能守恒定律时，如果以、在验证机械能守恒定律时，如果以v22为为纵轴，以纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的图线为横轴，根据实验数据绘出的图线应是应是 ，才能验证机械能守恒定律，其斜，才能验证机械能守恒定律，其斜率等于率等于 的数值。的数值。一、实验方法一、实验方法 验证用自由落体运动中机械能守恒验证用自由落体运动中机械能守恒 二、要注意的问题二、要注意的问题 实验的误差来源实验的误差来源三、速度的测量三、速度的测量 做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速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度，等于相邻两点间的平均速度