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《2020_2021学年高中物理第四章机械能和能源实验：验证机械能守恒定律课件教科版必修2202102232170.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、实验:验证机械能守恒定律实验必备·自主学习一、实验目的1.会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度。2.掌握利用自由落体运动验证机械能守恒定律的原理和方法。二、实验原理让物体自由下落,忽略阻力情况下物体的机械能守恒,有两种方案验证物体的机械能守恒:方案一:以物体自由下落的位置O为起始点,测出物体下落高度h时的速度大小v,若mv2=mgh成立,则可验证物体的机械能守恒。方案二:测出物体下落高度h过程的初、末时刻的速度v1、v2,v1、v2的计算方法与方案一的相同。若关系式=mgh成立,则物体的机械能守恒。三、实验器材铁架台
2、(带铁夹)、电磁打点计时器、重锤(带纸带夹子)、纸带、复写纸、导线、毫米刻度尺、低压交流电源实验过程·合作学习【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,
3、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
4、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
5、,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
6、=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。实验研析·探究学习类型一 实验原理及误差分析【典例1】(2020·张家口高一检测)在利用如图甲所示的实验装置“验证机械能守恒定律”的实验中:(1)研究对象是做自由落体的重锤,除下述器材:铁架台、电磁打点计时器、纸带、重锤、夹子外,还需要用到的器材有_____________________。(2)处理数据
7、时,本实验需要验证mgh=mv2,选择纸带的要求是____________。(3)实验中得到一条纸带如图乙所示,打点周期为T,O点是打下的第一个点,当打点计时器打点C时,重锤的动能表达式为Ek=____________,重锤势能减少量的表达式为ΔEp=____________。若等式______________________________成立,则验证了机械能守恒定律。【解析】(1)实验时我们要测h和速度v,根据原理分析需要的实验器材,除列出的器材外,还要打点计时器的电源:低压交流电源,和测下落高度与位移时需要的刻度尺。
8、(2)处理数据时,本实验需要验证mgh=mv2,因为重锤做初速度为零、加速度为g的匀加速直线运动,在0.02s内的位移为2mm,所以选用点迹清晰,第一、二两点间的距离接近2mm的纸带来处理数据。(3)根据匀变速直线运动特点可知:vC=因此其动能的增加量为:ΔEk=重力势能的减小量:ΔEp=mgΔh=mg
