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1、9 9 9 9实验：验证机械能守恒定律实验：验证机械能守恒定律2021/8/11 星期三1复习回顾1、什么叫机械能守恒？、什么叫机械能守恒？2、机械能守恒的条件是什么？、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？、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？、如何推导机械能守恒的表达式？2021/8/11 星期三2本实验借助本实验借助实验目的验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律自自由由落落体体运运动动2021/8/11 星期三3
2、实验原理2A2B2121mvmvmgh-=？要证明上式是否成立，需要测量要证明上式是否成立，需要测量哪些物理量？哪些物理量？如何测量这些物理量？如何测量这些物理量？2021/8/11 星期三4测量这些物理量，需要哪些器材？测量这些物理量，需要哪些器材？实验器材重物、打点计时器、重物、打点计时器、纸带、交流电源、铁纸带、交流电源、铁架台、夹子、天平、架台、夹子、天平、毫米刻度尺毫米刻度尺2021/8/11 星期三5实验步骤与操作1、选择重物时，选轻一点的好还是重一点、选择重物时，选轻一点的好还是重一点的好？为什么？的好？为什么？我们要求重物作自由落体运动，而我们要求重物作自由落体运动，而阻力是不
3、可避免地存在的，为了减少阻阻力是不可避免地存在的，为了减少阻力对实验的影响，应采用密度较大的重力对实验的影响，应采用密度较大的重物。物。2021/8/11 星期三6实验步骤与操作2、安装打点计时器时，应注意什么问题？、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，并直方向，计时器要稳定在铁架台上，并将计时器伸出桌外。将计时器伸出桌外。3、这样做的目的是什么、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，以便误差；保证重物有足够的下落空间，以便在纸
4、带上能够打出较多的点，有利于进行在纸带上能够打出较多的点，有利于进行计算。计算。2021/8/11 星期三7实验步骤与操作4、实验时，接通电源和释放纸带的顺序、实验时，接通电源和释放纸带的顺序怎样？怎样？先通电源，再释放纸带先通电源，再释放纸带5、释放纸带时应注意什么问题？、释放纸带时应注意什么问题？释放重物前，重物应靠近打点计时释放重物前，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。上端，确保重物由静止释放。2021/8/11 星期三8按如下实验步骤进行实验按如下实验步骤进行实验用天平测量重物的质量用天平测量重物的质量按照课
5、本所示装置安装打点计时器按照课本所示装置安装打点计时器将纸带穿过计时器，下端与重物相连将纸带穿过计时器，下端与重物相连接通电源，待计时器工作稳定后释放接通电源，待计时器工作稳定后释放纸带纸带及时切断电源，取下纸带，标上纸带及时切断电源，取下纸带，标上纸带号号更换纸带，重复以上步骤更换纸带，重复以上步骤整理器材，使器材复位整理器材，使器材复位实验步骤与操作2021/8/11 星期三9数据处理讨论：如何选取纸带上的讨论：如何选取纸带上的两点两点作为我们研究作为我们研究过程的起点和终点？过程的起点和终点？终点可选择倒数第一个点或倒数第二个点，终点可选择倒数第一个点或倒数第二个点，从这一个点向前数从这
6、一个点向前数46个点当起点，可以减小个点当起点，可以减小这两个点的瞬时速度以及两点之间距离（高度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。）测量的误差。2021/8/11 星期三10数据处理7113我们可以选取我们可以选取7、13两点，比较它们的机械能两点，比较它们的机械能E7和和E13,以点以点13为为0势能参考点，则有：势能参考点，则有：EK7mghEK132021/8/11 星期三11验证验证：计时器打下的第一个点作为起始计时器打下的第一个点作为起始点，适当大距离后选一个点作终点点，适当大距离后选一个点作终点Vh数据处理注意：必须保证纸带上的第一个点迹清晰，注意：必须保证纸
7、带上的第一个点迹清晰，且是放手时打下的第一个点。且是放手时打下的第一个点。2021/8/11 星期三12数据处理 M kgh m VAm/s VBm/s势能减少量mgh(J)动能增加量EK(J)1234通过本实验，我们可以得到的结论是：通过本实验，我们可以得到的结论是：2021/8/11 星期三13误差分析 因重物下落中要克服阻力因重物下落中要克服阻力做功，实验的动能增加量必定做功，实验的动能增加量必定稍小于重力势能减少量稍小于重力势能减少量2021/8/11 星期三14辨析计算物体的速度，可有三种方法计算物体的速度，可有三种方法第第1种方法种方法是根据机械能守恒定是根据机械能守恒定律得到的，而我们的目的就是律得到的，而我们的目的就是验证机械能守恒定律，所以不验证机械能守恒定律，所以不能用能用第第2种方法种方法认为加速度为认为加速度为g，由，由于各种摩擦阻力不可避免，所于各种摩擦阻力不可避免，所以实际加速度必将小于以实际加速度必将小于g，这，这样将得到机械能增加的结论，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有阻力作用机械能应该是减少的，故这种方法也不能用的，故这种方法也不能用2021/8/11 星期三152021/8/11 星期三16