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又能,验证机械能守恒定律,1,在,只有重力做功的自由落体运动中，物体的重力势能和动能互相转化，但总的机械能保持不变若物体某时刻瞬时速度为,v,，下落高度为,h,，则重力势能的减少量为,mgh,，动能的增加量为,m,v,2,，看它们在实验误差允许的范围内是否相等，若相等则验证了机械能守恒定律,第4课时 实验六 验证机械能守恒定律,2,计,算打第,n,个点时速度的方法：测出第,n,个点与相邻前后点间的距离,x,n,和,x,n,1,，由公式,v,n,或,v,n,算出，,如图541所示,图541,铁架台(含铁夹)，打点计时器，学生电源，纸带，复写纸，导线，毫米刻度尺，重物(带纸带夹),一、仪器安装,1,按,图542将检查、调整好的,打点计时器竖直固定在铁架台上，接好电路,二、打纸带和选纸带,2,打,纸带：将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用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方先接通电源，后松开纸带，让重物带着纸带自由下落更换纸带重复做35次实验,3选纸带：分两种情况说明,(1),应,选点迹清晰，且1、2两点间距离小于或接近2 mm的纸带若1、2两点间的距离大于2 mm，这是由于先释放纸带，后接通电源造成的这样，第1个点就不是运动的起始点了，这样的纸带不能选,(2)用,mg,h,验证时，由于重力势能的相对性，处理纸带时，选择适当的点为基准点，这样纸带上打出的第1、2两点间的距离是否为2 mm就无关紧要了，所以只要后面的点迹清晰就可选用,三、数据处理及验证,4,数,据处理：在起始点标上0，在以后各点依次标上1、2、3,用刻度尺测出,对应下落高度,h,1,、,h,2,、,h,3,利用公式,v,n,计算出点1、点2、点3,的瞬时速度,v,1,、,v,2,、,v,3,5验证,方法一：利用起始点和第,n,点计算代入,gh,n,和,，如果在实验误差允许的条件下,gh,n,，则机械能守恒定律是正确的,方法二：,任,取两点计算,(1)任取两点,A,、,B,测出,h,AB,，算出,gh,AB,.,(2)算出,的值,(3)若在实验误差允许的条件下,gh,AB,，,则机械能守恒定律是正确的,方法三：,图,象法从纸带上选取多个点，测量从第一点到其余各点的下落高度,h,，并计算各点速度的平方,v,2,，然后以,为纵轴，以,h,为横轴，根据实验数据给出,h,图线若在误差允许的范围内图象是一条过原点且斜率为,g,的直线，则验证了机械能守恒,1,安,装打点计时器时要竖直架稳，使其两限位孔在同一竖直平面内以减少,摩擦阻力,2重物应选用质量大、体积小、密度大的材料,3应先接通电源，让打点计时器正常工作后，再松开纸带让重物下落,4纸带长度应选用60 cm左右为宜，应选用点迹清晰的纸带进行测量,5,速,度不能用,v,n,gt,n,或,v,n,计算，因为只要认为加速度为,g,，机械能当然守恒，即相当于用机械能守恒定律验证机械能守恒定律，况且用,v,n,gt,n,计算出的速度比实际值大，会得出机械能增加的结论，而因为摩擦阻力的影响，机械能应该减小，所以速度应从纸带上直接测量计算同样的道理，重物下落的高度,h,，也只能用刻度尺直接测量，而不能用,h,n,或,h,n,计算得到,【例1】,关于,验证机械能守恒定律实验，下面列出一些实验步骤：,A用天平称出重物和夹子的质量,B将重物系在夹子上,C将纸带穿过打点计时器，上端用手提着，下端夹在系有重物的夹子上，,再把纸带向上拉，让夹子静止靠近打点计时器处,D把打点计时器接在学生电源的交流输出端，把输出电压调至6 V,(电源暂不接通),E把打点计时器用铁夹固定到放在桌边的铁架台上，使两个限位孔在同一竖直线上,F在纸带上选取几个点，进行测量并记录数据,G用秒表测出重物下落时间,H接通电源，待打点计时器工作稳定后释放纸带,I切断电源,J更换纸带，重新进行两次实验,K在三条纸带中，选出较好的一条,L,进,行计算，得出结论，完成实验报告,M拆下导线，整理器材,对于本实验以上步骤中，不必要的有_；,正确步骤的合理顺序是_(填写代表字母),解析：,根,据实验原理和操作步骤可知不必要的有A、G；,正确步骤的合理顺序是E、D、B、C、H、I、J、K、F、L、M.,答案：,A、GEDBCHIJKFLM,【例2】,某,同学做,“,验证机械能守恒定律,”,实验时不慎将一条选择好的纸带的前面一部分破坏了，测出剩下的一段纸带上的各个点间的距离如图543所示已知打点计时器的工作频率是50 Hz，重力加速度,g,9.8 m/s,2,.,(1)利用这段纸带说明重锤通过2、5两点时机械能守恒,(2)分析说明为什么得到的结果是重力势能减少量,E,p,稍大于重锤动能的增加量,E,k,.,图543,解析：,(1),E,p,mgh,25,E,k,由,已知数据计算比较可得,E,k,和,E,p,近似相等，即重锤减少的重力势能近似等于重锤增加的动能，可以认为机械能守恒定律成立,(2)由以上计算可以看出，瞬时速度,v,2,和,v,5,的计算是准确的，即,E,k,是准确的，而重锤下落的过程中要克服阻力做功，从而减少一部分机械能即,E,p,稍大于,E,k,.,答案：,见解析,【例3】,某,实验小组利用如图544所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒,图544,(1),实,验前需要调整气垫导轨底座使之水平，利用现有器材如何判断,导轨是否水平？,_,(2),如,果545所示(经放大后的)，游标卡尺测得遮光条的宽度,d,_ cm；,实验时将滑块从图示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间,t,1.2,10,2,s，则滑块经过光电门时的瞬时速度为_ m/s.在本次实验中还需要测量的物理量有：钩码的质量,m,、_和_(文字说明并用相应的字母表示),(3)本实验通过比较_和_在实验误差允许的范围内是否相等(用测量的物理量符号表示)，从而验证系统的机械能守恒,解析：,本,题以创新的物理情景来考查验证机械能守恒定律的实验，同时考查游标卡尺的读数游标尺的读数为,d,5 mm0.1 mm,25.2 mm0.52 cm；滑块通过光电门时的瞬时速度为,v,m/s0.43 m/s；系统重力势能的减少量为,mgs,，系统动能的增加量为,点击此处进入 作业手册,答案,：,(1),接通气源，将滑块静置于气垫导轨上，若滑块基本保持静止，则说明导轨是水平的（或取下钩码，轻推 滑块，滑块基本能做匀速直线运动）.,(2),0.25,0.43,滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离,s,滑块的质量,M,
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