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1、7.9验证机械能守恒定律,机械能守恒定律,复习回顾,1、什么叫机械能守恒？2、机械能守恒的条件是什么？3、自由落体运动的物体，机械能守恒吗？,质量为m的物体从O点自由下落，以地面为零参考面，经过A、B两点的速度分别为VA和VB，A、B两点距地面的高度分别为hA、hB。,4、如何推导机械能守恒的表达式？,本实验中的具体表达式,本实验借助,实验目的,验证机械能守恒定律,自由落体运动,实验原理,？,要证明上式是否成立，需要测量哪些物理量？,如何测量这些物理量？,实验器材：打点计时器、纸带、复写纸、重物、毫米刻度尺、铁架台（带铁夹）、学生电源等。,夹子,打点计时器,纸带,重物,铁架台,实验器材,测量这
2、些物理量，需要哪些器材？,实验步骤与操作,问题1、选择重物时，选轻一点的好还是重一点的好？为什么？,我们要求重物作自由落体运动，而阻力是不可避免地存在的，为了减少阻力对实验的影响，应采用密度较大体积较小的重物。,实验步骤与操作,问题2、安装打点计时器时，应注意什么问题？,计时器平面与纸带限位孔调整在竖直方向，计时器要稳定在铁架台上，并将计时器伸出桌外。,问题3、这样做的目的是什么?,减小纸带与限位孔的摩擦带来的实验误差；保证重物有足够的下落空间，以便在纸带上能够打出较多的点，有利于进行计算,实验步骤与操作,问题4、实验时，接通电源和释放纸带的顺序怎样？,先通电源，再释放纸带,问题5、释放纸带时
3、应注意什么问题？,释放重物前，重物应靠近打点计时器，以便能打出较多的点。拉稳纸带的上端，确保重物由静止释放。,4、选择合适的纸带，处理数据。5、整理器材，使器材复位。,3、更换纸带，重复几次。,1、将打点计时器固定在铁架台上，把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。(竖直、稳定）,2、用手提着纸带使重物停靠在打点计时器附近。然后先接通电源，再松开纸带，让重物自由下落。,实验步骤与操作,问题讨论1,本实验要不要测量物体的质量？,无需测量物体的质量,如果实验要求计算势能和动能的具体数据，那就必须要知道物体的质量。,纸带上的第一个点为计时起点0（起始点的速度应该为零，即打点计时
4、器在纸带上打下第一个点时纸带刚开始下落）。,起始点,对于实际获得的纸带，如何判定纸带上的第一个点就是纸带刚开始下落时打下的呢？,纸带上的头两个点间的距离应接近2mm。,问题讨论2,注意事项挑选纸带:选用第1、2两点间距接近2mm的纸带进行研究.从原理上看,打第一个点时速度为0,那么第1、2两点间距为ygt29.80.0220.002m2mm.这意味着选用打第1个点的瞬时开始下落的纸带.,h,x,t,t,2mm,思考,可以回避起始点吗（即处理纸带时可以不用到起始点吗）?,我们可以选取A、B两点，比较它们的机械能EA和EB。若以点B为0势能点，则有：EKAmghEKB,如何测量物体的瞬时速度?,v
5、B=vA+at,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。,问题讨论3,思考,这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。,这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。,注意事项,4、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46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。,1、安装打点计时器时，必须使两纸带限
6、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，增大重力可可使阻力的影响相对减小，增大密度可以减小体积，可使空气阻力减小。,3、选用纸带时应尽量挑选第一、二点间距接近2mm的点迹清晰且各点呈一条直线的纸带。,误差分析,1、偶然误差：测量长度时会带来误差,2、系统误差：实验中重物和纸带下落过程中要克服阻力（主要是打点计时器的阻力）做功，故动能的增加量EK必定稍小于势能的减少量EP。,为了减小这种误差:尽量减小纸带与限位孔之间的摩擦,重物选用质量较大而体积小的物体.,数据记录,可不可以用图象处理数据?,图象法处理数据,该图象的斜率表示什么？,为什么图象通过原点？,练习：某次“
7、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4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，重力加速度取9.8m/s2，若重锤质量为1kg。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。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。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。,参考答案：（1）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。（2）通过原点的直线、g.（3）（s6+s5+s4-s3-s2s1）/9T2，（s5+s6）/2T，1、5.（4）1.175，0.69，0.690.69，机械能守恒。,