高中物理 7.9实验：验证机械能守恒定律（精讲优练课型）课件 新人教版必修2.ppt

9实验 验证机械能守恒定律 实验过程 一 实验步骤1 安装置 按图将检查 调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上 接好电路 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3 5次实验 3 选纸带 选取点迹较为清晰且有两点间的距离约为2mm的纸带 把纸带上打出的两点间的距离为2mm的第一个点作为起始点 记作O 在距离O点较远处再依次选出计数点1 2 3 4 测距离 用刻度尺测出O点到1 2 3 的距离 即为对应下落的高度h1 h2 h3 二 数据处理1 计算各点对应的瞬时速度 记下第1个点的位置O 在纸带上从离O点适当距离开始选取几个计数点1 2 3 并测量出各计数点到O点的距离h1 h2 h3 再根据公式vn 计算出1 2 3 4 n点的瞬时速度v1 v2 v3 v4 vn 2 机械能守恒验证 方法一 利用起始点和第n点 从起始点到第n个计数点 重力势能减少量为mghn 动能增加量为计算ghn和如果在实验误差允许的范围内ghn 则机械能守恒定律得到验证 方法二 任取两点A B 从A点到B点 重力势能减少量为mghA mghB 动能增加量为计算ghAB和如果在实验误差允许的范围内ghAB 则机械能守恒定律得到验证 方法三 图像法 计算各计数点v2 以v2为纵轴 以各计数点到第一个点的距离h为横轴 根据实验数据绘出v2 h图线 若在误差许可的范围内图像是一条过原点且斜率为g的直线 则验证了机械能守恒定律 误差分析 1 在进行长度测量时 测量及读数不准造成误差 2 重物下落要克服阻力做功 部分机械能转化成内能 下落高度越大 机械能损失越多 所以实验数据出现了各计数点对应的机械能依次略有减小的现象 3 由于交流电的周期不稳定 造成打点时间间隔变化而产生误差 注意事项 1 应尽可能控制实验满足机械能守恒的条件 这就要求尽量减小各种阻力的影响 采取的措施有 1 安装打点计时器时 必须使两个限位孔的中线严格竖直 以减小摩擦阻力 2 应选用质量和密度较大的重物 增大重力可使阻力的影响相对减小 增大密度可以减小体积 使空气阻力减小 2 纸带选取 1 以第一个点为起点时 要验证的是 mghn 必须保证纸带上的第一个点为重物静止释放时打的点 所以前两个点的间距为h gt2 10 0 02 2m 2mm 2 以下落中某点为起点时 要验证的是 mghmn 这时选择纸带不需要满足两点间距为2mm 3 计算速度时不能用v gt或v 否则就犯了用机械能守恒定律去验证机械能守恒的错误 热点一实验原理与操作 典例1 2015 九江高一检测 在 验证机械能守恒定律 的实验中 1 下列物理量中需要用工具直接测量的有 A 重物的质量B 重力加速度C 重物下落的高度D 与重物下落高度对应的重物的瞬时速度 2 实验中 如果以为纵轴 以h为横轴 根据实验数据绘出的 h图线应是 才能合乎实验验证的要求 h图线的斜率等于 的数值 正确解答 1 在 验证机械能守恒定律 的实验中 只需要用刻度尺测量重物下落的高度 重物的质量不用测量 重力加速度不需要测量 通过计算可以得到与重物下落高度对应的重物的瞬时速度 故选C 2 在验证机械能守恒定律的实验中 有 mgh mv2 则有 gh 由于g是常数 所以 h图线为过原点的倾斜直线 图线的斜率等于g 答案 1 C 2 过原点的倾斜直线重力加速度g 热点二实验数据处理 典例2 某次 验证机械能守恒定律 的实验中 用6V 50Hz的打点计时器打出的一条无漏点的纸带 如图所示 O点为重锤下落的起点 选取的计数点为A B C D 各计数点到O点的长度已在图上标出 单位为毫米 重力加速度g取9 8m s2 重锤质量为1kg 1 打点计时器打出B点时 重锤下落的速度vB m s 重锤的动能EkB J 2 从开始下落算起 打点计时器打B点时 重锤的重力势能减小量为 J 3 根据纸带提供的数据 在误差允许的范围内 重锤从静止开始到打出B点的过程中 得到的结论是 正确解答 1 重锤下落的速度重锤在打出B点时的动能EkB 1 1 172J 0 68J 2 打点计时器打B点时 重锤的重力势能减小量 Ep减 mghOB 1 9 8 70 5 10 3J 0 69J 3 由 1 2 计算结果可知 重锤下落过程中 在实验误差允许的范围内 动能的增加量等于其重力势能的减少量 机械能守恒 答案 1 1 170 68 2 0 69 3 机械能守恒