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,*,实验,：,：验,证,证机,械,械能,守,守恒,定,定律,实验,原,原理,物体,做,做自,由,由落,体,体运,动,动，,只,只有_,做,做,功,功，,物,物体,的,的_与_,相,相,互,互转,化,化，,但,但总,的,的机,械,械能,不,不变,。,。若,物,物体,的,的某,一,一时,刻,刻的,瞬,瞬时,速,速度,是,是v,，,，下,落,落高,度,度是h,则,则有_,重力,重力,势,势能,动能,mgh,=,mv,2,/2,即验证,：,：,h,v,实验方,法,法,请同学,们,们阅读,教,教材“,实,实验方,法,法”部,分,分并回,答,答以下,问,问题,1、本,实,实验需,要,要哪些,器,器材？,2、简,述,述实验,步,步骤,3、本,实,实验要,不,不要测,物,物体的,质,质量？,4、讨,论,论课文,中,中“纸,带,带上某,两,两点,”如,何,何选取,？,？,5、重,物,物的速,度,度如何,测,测量？,我们分,别,别回答,以,以上问,题,题,问题1,1、本,实,实验需,要,要哪些,器,器材？,电火,花,花计时,器,器（或,电,电磁打,点,点计时,器,器）,重物,纸,纸带,铁架,台,台（带,铁,铁夹）,刻度,尺,尺,我们分,别,别回答,以,以上问,题,题,问题2,2、简,述,述实验,步,步骤,按照,课,课本所,示,示装置,安,安装打,点,点计时,器,器,将纸,带,带穿过,计,计时器,，,，下端,与,与重物,相,相连,先接,通,通电源,后,后释放,纸,纸带,更换,纸,纸带，,重,重复以,上,上步骤,选择,纸,纸带，,处,处理数,据,据,我们分,别,别回答,以,以上问,题,题,问题3,3、本,实,实验要,不,不要测,物,物体的,质,质量？,不需要,测,测量物,体,体的质,量,量,mgh,=,mv,2,/2,只证明,gh,=,v,2,/2,如果实,验,验要求,计,计算势,能,能和动,能,能的具,体,体数据,，,，那就,必,必须知,道,道物体,的,的质量,（,（即：,课,课本中,所,所说的,用,用天平,测,测物体,的,的质量,）,）,我们分,别,别回答,以,以上问,题,题,问题4,4、讨,论,论课文,中,中“纸,带,带上某两点的距离,等,等于重,物,物,”,”中的,“,“某两点”如何,选,选取？,h,v,我们验,证,证,：,需要从,起,起始点,开,开始算,起,起，如,右,右图：,许多材,料,料上指,出,出：选,取,取第1,、,、2两,点,点间距2mm,的,的纸带,，,，即在,打,打第1,个,个点的,瞬,瞬间，,纸,纸带开,始,始下落,，,，实际,上,上在操,作,作中这,是,是很难,控,控制的,，,，所以,只,只要保,证,证操作,正,正确即,可,可，误,差,差也不,会,会太大,。,。,可以想,一,一想2mm是,怎,怎么来,的,的？,问题4,我们分,别,别回答,以,以上问,题,题,实际上,我,我们完,全,全可以,回,回避起,始,始点的,7,1,13,我们可,以,以选取7、13两点,，,，比较,它,它们的,机,机械能E,7,和E,13,以点13为0势能,参,参考点,，,，则有,：,：,E,K7,mghE,K13,这样，,纸,纸带上,打,打出起,始,始点0,后,后的第,一,一个0.02s内的,位,位移是,否,否接近2mm,，,，以及,第,第一个,点,点是否,清,清晰就,无,无关紧,要,要了,回避第,一,一个计,时,时点的,原,原因也,包,包括实,验,验时手,提,提纸带,的,的不稳,定,定，使,第,第一个,计,计时点,打,打出的,点,点迹过,大,大，从,而,而测量,误,误差加,大,大。,问题5,我们分,别,别回答,以,以上问,题,题,5、重,物,物的速,度,度如何,测,测量？,重物的,速,速度可,以,以用大,家,家熟悉,的,的方法,从,从纸带,测,测出，,这,这样也,就,就知道,了,了它在,各,各点的,瞬,瞬时速,度,度，从,而,而得到,它,它在各,点,点的动,能,能。比,较,较重物,在,在某两,点,点的动,能,能与势,能,能之和,，,，就能,验,验证机,械,械能是,否,否守恒,。,。,速度测,量,量,利用匀,变,变速直,线,线运动,的,的规律,可以用,AC,的平均,速,速度代,表,表,B,的瞬时,速,速度。,请同学,们,们独立,推,推导此,表,表达式,推导,利用匀,变,变速直,线,线运动,的,的规律,如图A,、,、B、C是纸,带,带上相,邻,邻的三,个,个点，,纸,纸带以,加,加速度a做匀,加,加速运,动,动，所,以,以A、C两点,的,的距离,可,可以表,示,示为：,A、C,的,的平均,速,速度：,另一方,面,面,所以,结合v-t图,象,象了解,瞬,瞬时速,度,度和时,间,间中点,的,的平均,速,速度相,等,等的物,理,理意义,推导,利用匀,变,变速直,线,线运动,的,的规律,结论,做匀变,速,速运动,的,的纸带,上,上某点,的,的瞬时,速,速度，,等,等于相,邻,邻两点,间,间的平,均,均速度,。,。,辨析,计算物,体,体的速,度,度，可,有,有三种,方,方法,第1种,方,方法是根据,机,机械能,守,守恒定,律,律得到,的,的，而,我,我们的,目,目的就,是,是验证,机,机械能,守,守恒定,律,律，所,以,以不能,用,用,第2种,方,方法认为加,速,速度为g，由,于,于各种,摩,摩擦阻,力,力不可,避,避免，,所,所以实,际,际加速,度,度必将,小,小于g,，,，这样,将,将得到,机,机械能,增,增加的,结,结论，,有,有阻力,作,作用机,械,械能应,该,该是减,少,少的，,故,故这种,方,方法也,不,不能用,注意事,项,项,怎样减,少,少阻力,？,？,1、安,装,装打点,计,计时器,时,时，必,须,须使两,纸,纸带限,位,位孔在,同,同一竖,直,直线上,，,，以减,小,小摩擦,阻,阻力。,2、应,选,选用质,量,量和密,度,度较大,的,的重物,，,，可使,摩,摩擦阻,力,力，空,气,气阻力,相,相对减,小,小。,注意事,项,项,以哪两,个,个点作,为,为始末,位,位置最,为,为合适,？,？,实验用,的,的纸带,一,一般小,于,于1m,，,，从起,始,始点开,始,始大约,能,能打出20个,点,点左右,。,。末位,置,置的点,可,可选择,倒,倒数第,一,一个点,或,或倒数,第,第二个,点,点，从,这,这一个,点,点向前,数,数46个点,当,当初位,置,置的点,，,，可以,减,减小这,两,两个点,的,的瞬时,速,速度以,及,及两点,之,之间距,离,离（高,度,度h）,测,测量的,误,误差。,误差分,析,析,E,P,E,K,因重物,下,下落中,要,要克服,阻,阻力做,功,功，实,验,验的动,能,能增加,量,量必定,稍,稍小于,重,重力势,能,能减少,量,量,可以多,次,次测量,。,。,实验报,告,告的主,要,要内容,练习,1、为,进,进行“,验,验证机,械,械能守,恒,恒定律,”,”的实,验,验，有,下,下列器,材,材可供,选,选用：,铁,铁架台,，,，打点,计,计时器,，,，复写,纸,纸，纸,带,带，秒,表,表，低,压,压直流,电,电源，,导,导线，,电,电键，,天,天平。,其,其中不,必,必要的,器,器材有,：,：,；缺少,的,的器材,是,是。,不必要,的,的器材,有,有：秒,表,表、低,压,压直流,电,电源、,天,天平。,缺,缺少的,器,器材是,低,低压交,流,流电源,、,、重锤,、,、刻度,尺,尺,通过原,点,点的直,线,线、,g,.,2、在,验,验证机,械,械能守,恒,恒定律,时,时，如,果,果以,v,22,为,为纵轴,，,，以,h,为横轴,，,，根据,实,实验数,据,据绘出,的,的图线,应,应是，才能,验,验证机,械,械能守,恒,恒定律,，,，其斜,率,率等于的数值,。,。,练习,练习,3、某,次,次“验,证,证机械,能,能守恒,定,定律”,的,的实验,中,中，用6V、50Hz的打,点,点计时,器,器打出,的,的一条,无,无漏点,的,的纸带,，,，如图4所示,，,，,O,点为重,锤,锤下落,的,的起点,，,，选取,的,的计数,点,点为,A,、,B,、,C,、,D,，各计,数,数点到,O,点的长,度,度已在,图,图上标,出,出，单,位,位为毫,米,米，重,力,力加速,度,度取9.8m/s2,，,，若重,锤,锤质量,为,为1kg。,打点,计,计时器,打,打出,B,点时，,重,重锤下,落,落的速,度,度,v,B,=m/s,，,，重锤,的,的动能,E,kB,=J。,从开,始,始下落,算,算起，,打,打点计,时,时器打,B,点时，,重,重锤的,重,重力势,能,能减小,量,量为J。,根据,纸,纸带提,供,供的数,据,据，在,误,误差允,许,许的范,围,围内，,重,重锤从,静,静止开,始,始到打,出,出,B,点的过,程,程中，,得,得到的,结,结论是。,1.175,0.69,0.69,机械能,守,守恒,一、实,验,验方法,验,验证,用,用自由,落,落体运,动,动中机,械,械能守,恒,恒,二、要,注,注意的,问,问题,实,实验,的,的误差,来,来源,三、速,度,度的测,量,量,做,做,匀,匀变速,运,运动的,纸,纸带上,某,某点的,瞬,瞬时速,度,度，等,于,于相邻,两,两点间,的,的平均,速,速度,小结,？,用自由,落,落体运,动,动验证,M,m,？,？,用连接,体,体验证,操作要,点,点,如何,保,保证重,物,物只受,到,到重力,作,作用？,如何,测,测量重,物,物的速,度,度？,如何,测,测量重,物,物下降,的,的高度,？,？,？,h,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,6,5,4,3,2,1,初始点,1、该,实,实验中,选,选取被,打,打点纸,带,带应注,意,意两点,：,：一是,第,第一点,O,为计时,起,起点，,O,点的速,度,度应为,零,零。,怎,怎,样,样判别,呢,呢？,2、如,何,何测量,瞬,瞬时速,度,度,3、是,否,否需要,测,测量重,物,物的质,量,量？,重物是否,可,可以随意,选,选择？,4、在架,设,设打点计,时,时器时应,注,注意什么,？,？为什么,？,？,思考题：,打点计时,器,器要竖直,架,架稳，使,其,其两限位,孔,孔在同一,竖,竖直平面,内,内，尽量,减,减少摩擦,阻,阻力,3、实验,器,器材,器材,备注,器材,备注,铁架台,重锤（木质）,电火花计时器,重锤（金属）,复写纸片,纸带,天平,mm刻度尺,秒表,cm刻度尺,4、实验,装,装置、步,骤,骤及注意,事,事项,1、组装,实,实验装置,2、释放,重,重锤记录,运,运动情况,3、选择,纸,纸带、选,点,点并测量,4、计算,v,n,及对应动,能,能,5、比较,是否相等,1、安装,要,要竖直,2、先通,电,电再释放,3、先断,电,电再取纸,带,带,4、计数,点,点距起点,远,远一些,5、注意,刻,刻度尺读,数,数规则,实验步骤,注意事项,认真阅读,完,完全解读P,3940,相关内容,4、课堂,练,练习,完全解读P,41,测试5,思考：,如果质量,未,未知，怎,样,样表示？,2、实验,原,原理,研究在自,由,由落体运,动,动中：,？,O,A,B,C,D,方案1：,从,从起点开,始,始计算,方案2：,从,从一般位,置,置开始计,算,算,辨析,计算物体,的,的速度，,可,可有三种,方,方法,第1种方,法,法是根据机,械,械能守恒,定,定律得到,的,的，而我,们,们的目的,就,就是验证,机,机械能守,恒,恒定律，,所,所以不能,用,用,第2种方,法,法认为加速,度,度为g，,由,由于各种,摩,摩擦阻力,不,不可避免,，,，所以实,际,际加速度,必,必将小于g，这样,将,将得到机,械,械能增加,的,的结论，,有,有阻力作,用,用机械能,应,应该是减,少,少的，故,这,这种方法,也,也不能用,确定物体,速,速度及动,能,能的方法,为理论值,，,，条件为,机,机械能必,须,须守恒