79实验：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,*,http:/,第七章 机械能守恒定律,第九节 实验：验证机械能守恒定律,http:/,本实验借助的物理现象是：,实验目的,验证机械能守恒定律,自由落体运动,实验原理,请同学们完成以下填空：,物体做自由落体运动，只有,_,做功，物体的,_,与,_,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,v,，下落高度是,h,则有,_,即 验 证：,h,v,实验方法,请同学们阅读教材“实验方法”部分并回答以下问题,1,、本实验需要哪些器材？,2,、简述实验步骤,3,、本实验要不要测物体的质量？,4,、讨论课文中“纸带上某两点,”,如何选取？,5,、重物的速度如何测量？,问题1,1,、本实验需要哪些器材？,电火花计时器,重物,纸带,铁架台（带铁夹）,刻度尺,问题2,2,、简述实验步骤,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,先接通电源后释放纸带,更换纸带，重复以上步骤,选择纸带，处理数据,问题3,3,、本实验要不要测物体的质量？,不需要测量物体的质量,mgh,=,mv,2,/2,只证明,gh,=,v,2,/2,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,（即：用天平测物体的质量）,问题4,4,、讨论课文中“纸带上,某两点,的距离等于重物,”,中的“,某两点,”如何选取？,h,v,我们验证,：,需要从起始点开始算起，如右图：,可以想一想,2mm,是怎么来的？,问题4,实际上我们完全可以回避起始点的,7,1,13,我们可以选取,7,、,13,两点，比较它们的机械能,E,7,和,E,13,以点,13,为,0,势能参考点，则有：,E,K7,mgh,E,K13,问题5,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之和，就能验证机械能是否守恒。,速度测量,利用匀变速直线运动的规律,可以用,AC,的平均速度代表,B,的瞬时速度。,请同学们独立推导此表达式,推导,利用匀变速直线运动的规律,如图,A,、,B,、,C,是纸带上相邻的三个点，纸带以加速度,a,做匀加速运动，所以,A,、,C,两点的距离可以表示为：,A,、,C,的平均速度：,另一方面,所以,结合,v-t,图象了解瞬时速度和时间中点的平均速度相等的物理意义,推导,利用匀变速直线运动的规律,结论,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。,辨析,计算物体的速度，可有三种方法,第,1,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,第,2,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,注意事项,怎样减少阻力？,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，可使摩擦阻力，空气阻力相对减小。,注意事项,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,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。,误差分析,E,P,E,K,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重力势能减少量,可以多次测量。,实验报告的主要内容,练习,1,、为进行“验证机械能守恒定律”的实验，有下列器材可供选用：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。其中不必要的器材有：,；缺少的器材是,。,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,通过原点的直线、,g,.,2,、在验证机械能守恒定律时，如果以,v,2,2,为纵轴，以,h,为横轴，根据实验数据绘出的图线应是,，才能验证机械能守恒定律，其斜率等于,的数值。,练习,一、实验方法,验证用自由落体运动中机械能守恒,二、要注意的问题,实验的误差来源,三、速度的测量,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,小结,