验证机械能守恒定律课件

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,*,高中物理力学实验,江苏省泰兴中学物理实验室,一、误差和有效数字,1.,误差：测量值与真实值的差异叫做误差。误差可分为系统误差和偶然误差两种。,*系统误差的特点是在多次重复同一实验时，误差总是同样地偏大或偏小。,*偶然误差总是有时偏大，有时偏小，并且偏大和偏小的机会相同。减小偶然误差的方法，可以多进行几次测量，求出几次测量的数值的平均值。这个平均值比某一次测得的数值更接近于真实值。,2.,有效数字：带有一位不可靠数字的近似数字，,叫做有效数字。,历年高考要求会正确使用的仪器主要有：刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、秒表、打点计时器、弹簧秤、温度表、水银气压计、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱，等等。,1.,刻度尺、弹簧秤、温度表、电流表、电压表。,*凡是最小刻度是,10,分度的，要求读到最小刻度后再往下估读一位（估读的这位是不可靠数字）。,*,凡是最小刻度不是,10,分度的，只要求读到最小刻度的这一位，不再往下估读。,二、基本测量仪器使用,例,1,上面左图中被测量物体的长度为,_,cm。,右上图中当选用,3,V,量程时,电压表读数为,_,V,当选用,15,V,量程时电压表,度数为,_,V。,右下图,中秒表的示数为,_分_,秒。,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,0,1,2,3,V,0,5,10,15,0,31,2,33,4,35,6,37,8,39,41,10,43,12,14,45,16,47,18,49,20,51,22,53,24,26,55,57,28,59,0,1,2,6,7,8,9,10,11,3,4,5,12,13,14,0,5,10,0,1,游标卡尺的构造,尺身,内测量爪,紧固螺钉,主尺,外测量爪,游标尺,深度尺,0,5,10,0,1,主尺的每一小格为：,1mm,游标尺的每一小格为：,0.9mm,0.9mm,1mm,0,5,10,0,1,L,81mm,80.9mm,L=81-80.9=80.1mm,L,x,=L,0,+L=4+80.1=4.8mm,L,0,0,10,20,0,1,2,3,游标尺最小刻度为：,19/20mm,读数为：,9.50mm,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,游标尺最小刻度为：,49/50mm,读数为：,19.24mm,0,5,10,0,1,2,3,游标尺最小刻度为：,19/10mm,读数为：,5.6mm,按照有效数字规则读出以下各游标尺的测量值,.,读数为,_cm.,读数为,_mm.,读数为,_m.,读数为,_cm.,读数为,_cm.,3.,螺旋测微器,*,固定刻度上的最小刻度为半毫米（在中线的上侧）；可动刻度每旋转一圈前进（或后退）半毫米。,15,20,5,10,0,20,25,30,15,10,在可动刻度的一周上平均刻有,50,条刻线，所以每两条刻线间代表,0.01mm,。读数时，从主尺上读取整、半毫米树，然后从可动刻度上读取剩余部分（因为是,10,分度，所以在最小刻度后还应该再估读一位），再把两部分读数相加，得测量值。,右图中的读数应该是,8.203mm,。,10.704,4.,打点计时器是一种计时仪器，电源用,50,HZ,的交流电，所以打相邻两个点的时间间隔是,0.02,s。,5.,天平。天平使用前首先要调节底座水平和横梁水平（在调节横梁水平前，必须把游码移到左端零刻度处，即将游码的左端与零刻线对齐）。天平的读数由右盘中的砝码和游标共同读出。横梁上的刻度单位是毫克（,mg）。,如果测量中天平平衡时，右盘中砝码有,26,g，,游码在上图中虚线位置，则被测物体质量为,26.32,g（,最小刻度为,0.02,g，,不是,10,分度，因此只读到,0.02,g,这一位,）。,三、基本物理量的测定,高中物理学生实验中要求测定的物理量有：,加速度（含重力加速度）,、金属电阻率、电阻、电源电动势和内电阻、玻璃的折射率等。这些物理量，有的可用基本仪器直接测量（如用多用表可直接测量电阻），大部分则需间接测量（电阻的测量若采用伏安法，也属于间接测量）。对于物理量的间接测量，应利用物理规律，导出相应的关系式，用必要的基本仪器直接测相关的物理量，再通过计算或作图的方法，得到待测物理量的值。,1.,用单摆测定重力加速度。,*摆长的测量：让单摆自由下垂，用米尺量出悬线长,L,/,（,读到,0.1,mm），,用游标卡尺量出摆球直径（读到,0.1,mm）,算出半径,r，,摆长,L=L,/,+r,*,开始摆动时摆角要小于,5,0,；不要使摆动成为圆锥摆。,*从摆球通过最低点时开始计时，测出单摆做,50,次全振动所用的时间，算出周期的平均值,T。,*,改变摆长重做几次实验，计算每次实验得到的重力加速度，再求这些重力加速度的平均值。,2,.,用油膜法估测分子的大小。,*每滴油酸溶液中油酸体积的计算：先了解配好的油酸溶液的浓度；再用量筒和滴管测出每滴溶液的体积；算出每滴溶液中纯油酸的体积,V。,*,油膜面积的测量：油膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，将油膜的形状用彩笔画在玻璃板上；将玻璃板放在坐标纸上，以,1,cm,边长的正方形为单位，用四舍五入的方法数出油膜面积的数值,S（,以,cm,2,为单位）。,*由,d=V/S,算出油膜的厚度，即分子直径的大小。,四.,研究性和验证性实验,1.,研究匀变速直线运动。,2.,研究平抛物体的运动。,4.,验证牛顿第二定律,。,5.,验证动量守恒定律,。,6.,验证机械能守恒定律。,3.,验证力的平行四边形法则,1.,研究匀变速直线运动,。,下图为打点计时器打下的纸带。从打下的纸带中选点迹清楚的一条，舍掉开始比较密集的点迹，从便于测量的地方取一个开始点,O,，然后每,5,个点取一个计数点,A,、,B,、,C,、,D,、,E,、,F,。测出相邻计数点间的距离,S,1,、,S,2,、,S,3,、,S,4,、,S,5,、,S,6,*,求任一计数点的即时速度,v,：如 （其中,T=50.02s=0.1s,）,*利用“逐差法”求,a：,*,利用上图中任意相邻的两段位移求,a：,*,利用图象求,a：,求出,A、B、C、D、E,各点的即时速度，画出,v-t,图线，图线的斜率就是加速度,a。,t/s,v/ms,-1,0 T 2T 3T 4T 5T 6T,2.,研究平抛物体的运动。,*斜槽末端的切线必须水平。,*用重锤线检验坐标纸上的竖直线是否竖直。,*以斜槽末端所在的点为坐标原点。,*如果是用白纸，则应以斜槽末端所在的点为坐标原点，在斜槽末端悬挂重锤线，以重锤线方向为,y,轴方向，再用直角三角板画出水平线作为,x,轴，建立直角坐标系。,*每次小球应从斜槽上的同一位置由静止开始下滑。,例2.,右图为小球平抛过程的频闪照片，闪光频率为,f=20HZ,求：,背景小正方形的边长,a,平抛的初速度,v,0,小球,C,点时的即时速度,v,c,A,B,C,D,E,3,、验证力的平行四边形法则,1,、实验目的：验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则,2,、注意问题：,（,1,）不要直接以橡皮条的端点为结点，可拴一短细绳；再连两个细绳套，以三绳交点为结点。可使结点较小，以便准确地记录结点的位置。,（,2,）选用的两只弹簧秤应具有相同的规格，性能要相同。,（,3,）在用弹簧在拉橡皮条时，拉力应沿弹簧的轴线方向，且弹簧秤、橡皮条、细绳套应该位于与纸面平行的同一平面内，挂钩不能与定向孔摩擦。,（4,）拉力要尽量大些（可减小相对误差），但合力不要过大。,（,5,）同一次实验中，橡皮条拉长后的结点位置必须保持不变。,（,6,）画力的图示，要用细铅笔，标度要选大些，作力的合成图应尽量将图画得大些。,4.,验证牛顿第二定律,。,*研究对象是小车（和小车上的砝码）。,*只有小车和小车上的砝码的总质量,M,远大于砂和砂桶的总质量,m,时，才能认为细线对小车的拉力大小,F,等于砂和砂桶的总重量,mg。,*实验前必须平衡摩擦力。平衡摩擦力时小车前不能和砂桶相连，但小车后必须带纸带。,*保持小车和小车上的砝码的总质量,m,不变，改变,F,多做几次实验，由纸带算出和每个,F,对应的,a，,作出,a-F,图象，应该是过原点的直线。这证明,aF。,*,保持砂和砂桶的总质量不变，即,F,不变，改变,M,多做几次实验，由纸带算出和每个,M,对应的,a，,作出,a-1/M,图象，也应该是过原点的直线。这证明,a1/M。,例现备有下列器材：,A,带有定滑轮的长木板,B,实验小车,(,质量约为,360,g)C6V,蓄电池,D,打点计时器,E.,纸带,F,钩码若干个,(,每个钩码的质量为,50,g)G,砂和砂桶,H,刻度尺,L,天平,J,秒表,K,导线,(1),做验证牛顿第二定律的实验，以上器材中多余的是,(,填代号字母,),，缺少的是,。,(2),某同学在验证加速度与外力成正比时，保持实验小车的质量一定,(约360,g)，,用钩码代替砂和砂,桶(,每个钩码的质量为,50,g)，,通过改变所悬挂钩码的个数来改变外力的大小具体作法是，先在悬挂砂和砂桶处挂一个钩码，然后依次将钩码盒中的钩码取出来加挂在原钩码下在所挂钩码为,1,个、,2,个、,3个,时，得到一系列记录纸带，并由此得到对应的加速度,a,1,，a,2,，a,3,，,然后以,(,a,n,，,nmg,)(n,为钩码个数，,m,为每个钩码的质量,，,a,n,为对应的加速度,),为点的坐标在,aF,图象中描点，得到的图象应是下列图中的,。,(3),在记录的纸带中有一条纸带如上图所示，在,15,的计数点中，每相邻两个计数点中间还有四个计数点未画出，所用交流电源的频率为,50,Hz,现测得,l、2,两点到,0,点的距离分别为,s,l,1.24cm，s,2,=3.64cm，,计数点,4、5到0,点的距离分别为,s,4,=12.05cm，s,5,=18.05cm,则该纸带所记录的物体的加速度大小为,ms,2,(4),在验证物体的加速度与外力成正比时，用若干个钩码,(,每个钩码的质量为,50,g),代替砂和砂桶，且使实验原理正确并取得良好的实验效果,?,请叙述操作方法,5.,验证动量守恒定律,。,*由于,v,1,、v,1,/,、v,2,/,均为水平方向，且它们的竖直下落高度都相等，所以它们飞行时间也相等，若以该时间为时间单位，那么小球的水平射程的数值就等于它们的水平速度。在右图中分别用,OP、OM,和,O,/,N,表示。因此只需验证：,m,1,OP=m,1,OM+m,2,(O,/,N-2r）,即可。,*必须以质量较大的小球作为入射小球。,*小球落地点的平均位置要用圆规来确定：用尽可能小的圆把所有落点都圈在里面，圆心就是落点的平均位置。,*所用的仪器有：天平、刻度尺、游标卡尺（测小球直径）、碰撞实验器、复写纸、白纸、重锤、两个直径相同质量不同的小球。,*若被碰小球放在斜槽末端，而不用支柱，那两个小球都将从斜槽末端开始做平抛运动，于是验证式就变为：,m,1,OP=m,1,OM+m,2,ON，,两个小球的直径也不需测量了。,6.,验证机械能守恒定律。,*验证自由下落过程中机械能守恒，上图左端是用夹子夹重物的一端。,*多做几次实验，选点迹清楚，且第一、二两点间距离接近,2,mm,的纸带进行测量。,0,1 2 3 4 5,*用刻度尺量出从,0,点到,1、2、3、4、5,各点的距离,h,1,、h,2,、h,3,、h,4,、h,5,利用“匀变速直线运动中间时刻的即时速度等于该段位移内的平均速度”，算出,2、3、4,各点对应的即时速度,v,2,、v,3,、v,4,。,验证与,2、3、4,各点对应的,mgh,和是否相等。,*由于摩擦和空气阻力的作用，该实验的系统误差总使,*本实验不在打下的点中取计数点。不需要测重物的质量。,