《人教版高三物理复习 实验6：验证机械能守恒定律课件 新人教.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《人教版高三物理复习 实验6：验证机械能守恒定律课件 新人教.ppt（8页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、实验6：验证机械能守恒定律 一、实验目的一、实验目的 验证机械能守恒定律。验证机械能守恒定律。二、实验原理二、实验原理 1.由纸带记录重物的运动，并得到下落高度为由纸带记录重物的运动，并得到下落高度为h时，重物的瞬时速度时，重物的瞬时速度v。比较自由下落过程中，减少的重力势能比较自由下落过程中，减少的重力势能mgh和增加的动能和增加的动能1/2mv2，看它们，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。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。2.计算打第计算打第n个点速度的方法：测出第个点速度的方法：测出第n个点与相邻前后点间距离个点与相邻前后点间距离
2、xn和和xn+1，由公式，由公式vn=(xn+xn+1)/(2T)或或vn=(hn+1-hn-1)/(2T)算出，如图算出，如图5-5-1所示。所示。三、实验器材三、实验器材 铁架台铁架台(含铁夹含铁夹)、计时器、计时器(电火花计时器电火花计时器或电磁打点计时器或电磁打点计时器)、学生电源、纸带及复写、学生电源、纸带及复写纸片、导线、毫米刻度尺、重物纸片、导线、毫米刻度尺、重物(带纸带夹带纸带夹)。2021/8/9 星期一1 四、实验步骤四、实验步骤 1.按图按图5-5-2把打点计时器安装在铁架台上，用导线把打点计时器与学生电源连接好。把打点计时器安装在铁架台上，用导线把打点计时器与学生电源连
3、接好。2.把纸带的一端在重物上用夹子固定好，另一端穿过打点计把纸带的一端在重物上用夹子固定好，另一端穿过打点计时器限位孔，用手竖直提起纸带使重物停靠在打点计时器附近。时器限位孔，用手竖直提起纸带使重物停靠在打点计时器附近。3.先接通电源，后松手让重物带着纸带自由下落。先接通电源，后松手让重物带着纸带自由下落。4.重复几次，得到重复几次，得到35条打上点的纸带。条打上点的纸带。5.在打出的纸带中挑选出一条点迹清晰，且第在打出的纸带中挑选出一条点迹清晰，且第1、2两打点间两打点间距离接近距离接近2 mm的纸带，在第一个打点上标出的纸带，在第一个打点上标出O，并从稍靠后的某，并从稍靠后的某一点开始，
4、依次标出一点开始，依次标出1、2、3、4、，并量出各点到位置，并量出各点到位置O的距的距离离h1、h2、h3、h4、，并记入表格中。，并记入表格中。6.用公式用公式vn=(hn+1-hn-1)/(2T)计算出各点对应的瞬时速度计算出各点对应的瞬时速度v1、v2、v3、v4、，并记录在表格中。，并记录在表格中。7.计算打各点时重力势能的减少量计算打各点时重力势能的减少量mghn和动能的增加量和动能的增加量1/2mvn2，并进行比较，看，并进行比较，看是否相等。将计算数值填入表格中。是否相等。将计算数值填入表格中。图图5-5-2各打点各打点123456下落高度下落高度hn/m速度速度vn/(ms-
5、1)mghn/J 1/2mvn2/J 结论结论2021/8/9 星期一2 五、注意事项五、注意事项 1.应尽可能控制实验条件，即应满足机械能守恒的条件，这就要求尽应尽可能控制实验条件，即应满足机械能守恒的条件，这就要求尽量减小各种阻力，采取的措施有：量减小各种阻力，采取的措施有：(1)铁架台应竖直安装，可使纸带所受阻力减小；铁架台应竖直安装，可使纸带所受阻力减小；(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，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，可使空气阻力减小。增大密度可以减小体积，可使空气阻力减小。2.应先打开电源，让打点计时
6、器开始打点稳定后，再放开纸带让重物应先打开电源，让打点计时器开始打点稳定后，再放开纸带让重物下落。下落。3.选取纸带的原则是：选取纸带的原则是：(1)点迹清晰；点迹清晰；(2)所打点呈一条直线；所打点呈一条直线；(3)第第1和第和第2两打点间距离接近两打点间距离接近2 mm。六、误差分析六、误差分析 1.本实验中因重物和纸带在下落过程中要克服各种阻力本实验中因重物和纸带在下落过程中要克服各种阻力(空气阻力、打空气阻力、打点计时器阻力点计时器阻力)做功，故动能的增加量做功，故动能的增加量1/2mv2稍小于重力势能的减少量稍小于重力势能的减少量mgh，这是不可避免的，这属于系统误差，改进的办法是调
7、整器材的安装，尽，这是不可避免的，这属于系统误差，改进的办法是调整器材的安装，尽可能地减小阻力。可能地减小阻力。2.本实验的另一个误差来源于长度的测量，属于偶然误差，可以通过本实验的另一个误差来源于长度的测量，属于偶然误差，可以通过改变长度的测量方法，或者多次测量取平均值来减小误差。改变长度的测量方法，或者多次测量取平均值来减小误差。2021/8/9 星期一3【例【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：】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用天平称出重物和夹子的质量 B.将重物系在夹子上将重物系在夹子上 C.将纸带穿过打点计时器，上
8、端用手提着，下端夹在系有重物的夹子上，再把纸带向上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用秒表测出重物下
9、落时间 H.接通电源，待打点计时器工作稳定后释放纸带接通电源，待打点计时器工作稳定后释放纸带 I.切断电源切断电源 J.更换纸带，重新进行两次实验更换纸带，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，完成实验报告进行计算，得出结论，完成实验报告 M.拆下导线，整理器材拆下导线，整理器材 对于本实验以上步骤中，不必要的有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；正确步骤的合理顺序是 _(填写代表字母填写代表字母)。热点一热点一 实验原理和操作实验原理和操作【名师支招】【名师支招】熟悉本实验的原理和操作步骤是解题的关键。熟
10、悉本实验的原理和操作步骤是解题的关键。【解析】【解析】根据实验原理和操作步骤可知不必要的有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；正确步骤的合理顺序是E、D、B、C、H、I、J、K、F、L、MA GEDBCHIJKFLM2021/8/9 星期一4 1某位同学做某位同学做“验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律”的实验，下列操作步骤的实验，下列操作步骤中错误的是中错误的是()A.把打点计时器固定在铁架台上，用导线连接到低压交流电把打点计时器固定在铁架台上，用导线连接到低压交流电 源源B.将连有重锤的纸带穿过限位孔，将纸带和重锤提升到一定将连有重锤的纸带穿过限位孔，将纸带和
11、重锤提升到一定 高度高度C.先释放纸带，再接通电源先释放纸带，再接通电源D.更换纸带，重复实验，根据记录处理数据更换纸带，重复实验，根据记录处理数据C2021/8/9 星期一5【例【例2】某同学做】某同学做“验证机械能守恒定律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破坏了。测出剩下的一段纸带上的各个点间的距离如图5-5-3所示。已知打点计时所示。已知打点计时 器的工作频率是器的工作频率是50 Hz，重力加速度，重力加速度g=9.8 m/s2。(1)利用这段纸带说明重锤通过利用这段纸带说
12、明重锤通过2、5两点时机械能守恒。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分析说明为什么得到的结果是重力势能减少量Ep稍大于重锤动能的增加量稍大于重锤动能的增加量Ek。【名师支招】【名师支招】掌握本实验的数据处理方法和误差产生的原因。掌握本实验的数据处理方法和误差产生的原因。【解析【解析】(1)Ep=mgh25 Ek=1/2mv52-1/2mv22 由已知数据计算比较可得由已知数据计算比较可得Ek和和Ep近似相等，即重锤减少的重力势能近似等于近似相等，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。重锤增加的动能，可以认为机械能守恒定律成立。(2
13、)由以上计算可以看出，瞬时速度由以上计算可以看出，瞬时速度v2和和v5的计算是准确的，即的计算是准确的，即Ek是准确的，而是准确的，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Ep稍大于稍大于Ek。图图5-5-3热点二热点二 数据的处理和误差分析数据的处理和误差分析2021/8/9 星期一6 2在利用电磁打点计时器在利用电磁打点计时器(电磁打点计时器所用电源频率为电磁打点计时器所用电源频率为50 Hz)“验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律”的实的实验中：验中：(1)某同学用图某同学用图5-5-4所示装置进行实验，得到如图所
14、示装置进行实验，得到如图5-5-5所示的纸带，所示的纸带，把第一个点把第一个点(初速度为零初速度为零)记作记作O点，测出点点，测出点O、A间的距离为间的距离为68.97 cm，点，点A、C间的距离为间的距离为15.24 cm，点，点C、E间的距离为间的距离为16.76 cm，已知当地重力加速度为已知当地重力加速度为9.8 m/s2，重锤的质量为，重锤的质量为m=1.0 kg，则打，则打 点计时器在打点计时器在打O点到点到C点的这段时间内，重锤动能的增加量为点的这段时间内，重锤动能的增加量为 _ J，重力势能的减少量为，重力势能的减少量为 _J。(2)利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a=_ m/s2。(3)在实验中发现，重锤减少的重力势能总大于重锤增加的动能，其在实验中发现，重锤减少的重力势能总大于重锤增加的动能，其 原因主要是在重锤带着纸带下落的过程中存在着阻力的作用，用原因主要是在重锤带着纸带下落的过程中存在着阻力的作用，用 题目中给出的已知量求出重锤下落过程中受到的平均阻力大小为题目中给出的已知量求出重锤下落过程中受到的平均阻力大小为 _ N。图图5-5-4图图5-5-58.008.259.500.302021/8/9 星期一72021/8/9 星期一8