高考物理总复习 第5章 6讲 实验 验证机械能守恒定律课件 新人教版.ppt

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1、第六讲　实验：验证机械能守恒定律1．理解实验原理，熟练实验步骤．2．知道实验的注意事项．3．会通过纸带的打点来处理实验数据．一、实验原理1．在只有做功的自由落体运动中，物体的重力势能和动能相互转化，但总的保持不变．若物体某时刻的瞬时速度为v，下落高度为h，则重力势能的减少量为，动能的增加量为，看它们在实验允许的范围内是否相等，若相等则验证了机械能守恒定律．重力机械能mgh误差二、实验器材铁架台(含铁夹)、、学生电源、纸带、复写纸、导线、、天平(也可不选)、重物．电磁打点计时器刻度尺一、实验步骤及数据处理1．实验步骤(1)测质量：用天平测出重物的质量m

2、(也可不测)．(2)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．(3)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．某实验小组利用如图甲所示的实验装置来验证机械能守恒定律(1)下面列举了该实验的几个操作步骤：a．按照图示的装置安装器材b．将打点计时器接到电源的“直流输出”上c．用天平测出重锤的质量d．释放悬挂连有重锤的纸带，同时接通电源开关打出一条纸带e．测量纸带上某些点间的距离f．根

3、据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能其中没有必要进行的或者操作不当的步骤是(填编号)__________________________.(2)实验小组利用选出的一条清晰纸带，如图乙所示，打点计时器接在频率为f的交流电源上，从A点开始，每两个点取一个计数点，得到连续5个计数点A、B、C、D、E，测出起始点O到A点的距离为s0，O、C两点间的距离为s1，O、E两点间的距离为s2，重锤的质量为m，已知当地的重力加速度为g，则重锤下落的加速度表达式为_________；从打下起始点O到打下C点的过程中，重锤动能的增加量ΔEk＝__

4、_______.【方法归纳】解决此类实验，首先应弄清实验原理，然后再根据具体问题全面分析．只有从原理入手才有解决问题的依据，绝不能死记实验步骤．二、误差分析及注意事项1．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(空气阻力、打点计时器阻力)做功，故动能的增加量ΔEk稍小于重力势能的减少量ΔEp，即ΔEk＜ΔEp，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．(2)本实验的另一个误差来源于长度的测量，属偶然误差．减小误差的办法是测下落距离时都从0点量起，一次将各打点对应的下落高度测量完．或者多次测量取平均值来减小误差．

5、2．注意事项(1)打点计时器要稳定地固定在铁架台上，打点计时器平面与纸带限位孔调整在竖直方向，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，可使空气阻力减小．(3)实验中，需保持提纸带的手不动，且保证纸带竖直，待接通电源，打点计时器工作稳定后，再松开纸带．(4)测下落高度时，要从第一个打点测起，并且各点对应的下落高度要一次测量完．在用落体法验证机械能守恒定律时，某同学按照正确的操作选取的纸带如图所示，其中O是起始点，A、B、C是打点计时器(所用电源频率为50Hz)连续打下的3个点．该同学用毫米

6、刻度尺测量O到A、B、C各点的距离，并记录在图中(单位：cm)．(1)甲同学用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒，已知当地的重力加速度g＝9.80m/s2，他用AC段的平均速度作为跟B点对应的重锤的瞬时速度，则该段重锤重力势能的减少量为__________，动能的增加量为________(均保留3位有效数字，重锤质量用m表示)．在误差允许的范围内可得出的结论是：________________________________________________________________________.(2)乙同学根据同一条纸带，同一组数据，也用重

7、锤在OB段的运动来验证机械能守恒，他将打点计时器打下的第一个点O记为第1个点，图中的B是打点计时器打下的第9个点．因此他用vB＝gt计算跟B点对应的重锤的瞬时速度，得到动能的增加量为__________，这样验证时总是重力势能的减少量__________(填“大于”、“小于”或“等于”)动能的增加量，原因是：____________________________________.答案：(1)1.22m；1.20m；重锤的机械能守恒(2)1.23m；小于；式中用g＝9.80m/s2计算，而实际上重锤下落的加速度小于这个值答案：(1)打第一个点时重物的

8、初速度为零(2)0.59m/s0.17J0.17J机械能守恒(3)C某同学利用如图所示的实验装置验证机械能守