45验证机械能守恒定律

验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律电火电火花计花计时器时器纸纸带带夹夹子子重重物物(1)从从1到到2由机械能守恒定由机械能守恒定律得：律得：EP1+EK1=EP2+EK2即：即：EP1-Ep2=Ek2-EK1即：即：212221mv21mv21mghmgh212212mv21mv21mgh(2)从从0到到1由机械能守恒由机械能守恒定律得：定律得：21mv21mgh 优点：方便处理数据。优点：方便处理数据。要求：保证起始点速度为要求：保证起始点速度为0;212212mv21mv21mgh21mv21mgh（1）（2）1 1、下落高度、下落高度-用刻度尺测量；用刻度尺测量；2 2、算重力势能时、算重力势能时g g取题中给的；取题中给的；3 3、所取研究点的速度、所取研究点的速度-中间时刻的速度公式；中间时刻的速度公式；4 4、计算速度不能用、计算速度不能用v=gtv=gt（实际的加速度小于（实际的加速度小于g g）。）。hV 铁架台、打点计时器、直尺、重锤、纸带、铁架台、打点计时器、直尺、重锤、纸带、复写纸片、导线、电源。复写纸片、导线、电源。(1)如图所示，把打点计时器如图所示，把打点计时器竖直地固定在置于桌边的铁架竖直地固定在置于桌边的铁架台上，将打点计时器与电源连台上，将打点计时器与电源连接好。接好。(2)将纸带穿过电火花记时器将纸带穿过电火花记时器或打点计时器的限位孔，并把或打点计时器的限位孔，并把纸带的一端固定在重物上，使纸带的一端固定在重物上，使重物停靠在打点计时器的地方，重物停靠在打点计时器的地方，先用手提着纸带。先用手提着纸带。(3)先接通电源，松开纸带，先接通电源，松开纸带，让重物带着纸带自由下落，计让重物带着纸带自由下落，计时器就在纸带上打下一列小点。时器就在纸带上打下一列小点。电电火火花花计计时时器器纸纸带带夹夹子子重重物物 (4)重复几次，得到重复几次，得到3 35 5条纸带。条纸带。(5)在打好点的纸带中挑选在打好点的纸带中挑选“点迹清楚且第一、二两点间距离点迹清楚且第一、二两点间距离约为约为2mm2mm”的一条纸带，记下第一个点的位置的一条纸带，记下第一个点的位置O O，并在纸带，并在纸带上从任意点开始依次选取几个连续的点上从任意点开始依次选取几个连续的点1 1、2 2、3，并用，并用刻度尺依次测出各点到位置刻度尺依次测出各点到位置O的距离，这些距离就是物体运的距离，这些距离就是物体运动到点动到点1、2、3、时下落的高度时下落的高度h1、h2、h3。(6)应用平均速度就是中间时刻的瞬时速度的方法应用平均速度就是中间时刻的瞬时速度的方法，计算出，计算出各点对应的瞬时速度各点对应的瞬时速度V1、V2、V3。(7)把得到的数据真入表格里，计算各点对应的势能减少量把得到的数据真入表格里，计算各点对应的势能减少量mgh，以及增加的动能，以及增加的动能mV2/2，并比较是否跟理论一致。计，并比较是否跟理论一致。计算时算时g取当地的数值。取当地的数值。【误差分析【误差分析】n1.本实验中因重物和纸带在下落过程中要克服阻本实验中因重物和纸带在下落过程中要克服阻n 力做功力做功,故动能的增加量一定略小于重力势能的故动能的增加量一定略小于重力势能的n 减少量减少量,这是不可避免的这是不可避免的,属于系统误差属于系统误差,改进的改进的n 方法是调整器材的安装方法是调整器材的安装,尽可能地减少阻力尽可能地减少阻力.n2.本实验的另一误差来源于长度的测量本实验的另一误差来源于长度的测量,属于偶然属于偶然n 误差误差.(1)安装计时器时竖直架稳，计时器的两限位孔必须在同安装计时器时竖直架稳，计时器的两限位孔必须在同一竖直线上，以减少重物带动纸带下落过程受到的阻力。一竖直线上，以减少重物带动纸带下落过程受到的阻力。(2)实验时必须先接通电源，然后松开纸带让重物下落。实验时必须先接通电源，然后松开纸带让重物下落。(3)测量下落高度时，必须从起始点算起。选取的各计数测量下落高度时，必须从起始点算起。选取的各计数点要离起始点远些，约点要离起始点远些，约40即可，可减少物体下落距离即可，可减少物体下落距离h的测量误差。的测量误差。(4)(4)实验中因不需要知道动能和势能的具体数值，故不需实验中因不需要知道动能和势能的具体数值，故不需测物体的质量测物体的质量m m。(5)(5)实际上重物和纸带下落过中要克服阻力做功，所以动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小于势能的减少量。能的增加量要小于势能的减少量。(6)(6)纸带的上端最好不要悬空提着，要保证重物下落的初纸带的上端最好不要悬空提着，要保证重物下落的初速度为零，并且纸带上打出的第一个点是清晰的小点。速度为零，并且纸带上打出的第一个点是清晰的小点。(7)(7)纸带挑选的标准是第一、二两点间的距离接近纸带挑选的标准是第一、二两点间的距离接近2mm2mm。1、在在“验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律”的实验中，下面叙述正的实验中，下面叙述正确的是确的是 A应用天平称出重物的质量应用天平称出重物的质量。B应当选用点迹清晰，第一、二两点距离约应当选用点迹清晰，第一、二两点距离约2mm的纸的纸带进行测量。带进行测量。C操作时应先放纸带，后接通电源操作时应先放纸带，后接通电源。D打点计时器应接在电压为打点计时器应接在电压为46V的直流电源上的直流电源上。答案：答案：B2、在验证重锤自由下落过程中机械能守恒的实验中，下、在验证重锤自由下落过程中机械能守恒的实验中，下列说法正确的是列说法正确的是 A不用测不用测重力加速度重力加速度B用秒表测出重锤下落的时间用秒表测出重锤下落的时间C为了方便，应在打下的纸带上每为了方便，应在打下的纸带上每5个点取一个计数点个点取一个计数点进行测量和计算进行测量和计算D本实验的系统误差，总是使动能的增加量小于重力本实验的系统误差，总是使动能的增加量小于重力势能的减少量势能的减少量答案：答案：AD3.3.在做验证机械能守恒定律实验时在做验证机械能守恒定律实验时,发现重物减少发现重物减少 的势能总是大于重物增加的动能的势能总是大于重物增加的动能,造成这种现象造成这种现象 的原因是的原因是()()A.A.选用的重物质量过大选用的重物质量过大 B.B.选用的重物质量过小选用的重物质量过小 C.C.空气对重物的阻力和打点计时器对纸带的阻力空气对重物的阻力和打点计时器对纸带的阻力 D.D.实验时操作不太细实验时操作不太细,实验数据测量不准确实验数据测量不准确 解析解析 由由 得得,验证过程与验证过程与m m无关无关,主主 要是存在阻力要是存在阻力,减少的重力势能除转化为动能外减少的重力势能除转化为动能外,还有一部分转化为内能还有一部分转化为内能.故选故选C.C.221mvmgh C4、在、在验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律的实验中，打点的实验中，打点计时器所接交流电频率为计时器所接交流电频率为50Hz，当地重力加速，当地重力加速度度g9.80m/s2。实验选用重锤质量为。实验选用重锤质量为m(kg)，从，从所打纸带中选择一条合适的纸带，此纸带第所打纸带中选择一条合适的纸带，此纸带第1、2点间的距离应接近点间的距离应接近 。纸带上连续的点。纸带上连续的点A、B、C、D至第至第1点点O的距离如图所示，则重锤从的距离如图所示，则重锤从O运运动到动到C，重力势能减少，重力势能减少_J，重锤经过，重锤经过C时的速度为时的速度为 m/s，其动能增加，其动能增加 J。OABCDcm43.049.656.162.8参考答案：2mm 5.50J 3.30 5.45Jn5、用落体法、用落体法“验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律”的实验中：的实验中：(g取取9.8 m/s2)n(1)运用公式运用公式1/2mv2mgh时对实验条件的要求是时对实验条件的要求是_为此目的，所选择的纸带为此目的，所选择的纸带第第1、2两点间的距离应接近两点间的距离应接近_n(2)若实验中所用重物质量若实验中所用重物质量m1 kg，打点纸带如，打点纸带如图实图实410所示，打点时间间隔为所示，打点时间间隔为0.02 s，则记，则记录录B点时，重物速度点时，重物速度vB_，重物动能，重物动能Ek_；从开始下落起至；从开始下落起至B点，重物的重力点，重物的重力势能减小量是势能减小量是_，由此可得出的结论是，由此可得出的结论是_ n(3)根据纸带算出各点的速度根据纸带算出各点的速度v，量出下落距，量出下落距离离h，则以为纵轴，以，则以为纵轴，以h为横轴画出的图象为横轴画出的图象应是图中的应是图中的()