授课用：验证机械能守恒定律

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第五章 机械能及其守恒定律,9,、实验：验证机械能守恒定律,1,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,h,v,mgh,=,mv,2,1,2,2,实验器材,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,纸带,重物,？,铁架台,3,4,、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。,4,问题,1,本实验要不要测量物体的质量？,m,gh,=,m,v,2,1,2,gh,=,v,2,1,2,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。,5,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,）。,g,h,=,v,2,1,2,1,2,x,=,gt,2,=,9.8,0.02,2,m,2,10,-3,m,=,2,mm,1,2,h,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,。,6,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,E,A,和,E,B,。若以点,B,为,0,势能点，则有：,E,KA,mg,h,E,KB,h,A,B,7,问题,3,如何测量物体的瞬时速度,?,x,=,v,A,(2,t),+,a,(2,t),2,1,2,v,AC,= =,v,A,+,at,x,2,t,v,B,=,v,A,+,at,v,B,=,v,AC,v,0,t,v,A,t,2,t,v,B,v,C,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。,8,思考,速度能不能用,v,=,2,gh,或,v,=,gt,计算？,这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。,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。,9,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,4,6,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。,10,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,E,K,必定稍小于势能的减少量,E,P,。,11,数据记录,测量点,n,1,2,3,4,5,6,高度,h,n,/m,速度,v,n,/m/s,势能,E,P,/J,动能,E,K,/J,可不可以用图象处理数据,?,12,0,h,v,2,1,2,图象法处理数据,g,h,=,v,2,1,2,该图象的斜率表示什么？,为什么图象通过原点？,13,