海头高级中学2012-2013学年高一下学期物理《第七章验证机械能守恒定律》

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1、第九节　实验：验证机械能守恒定律学.科.网目标导航学习目标：1.掌握利用自由落体运动验证机械能守恒定律.2.知道实验的原理、方法和过程.3.会处理实验数据，并能对实验结果进行讨论及误差分析.重点难点：实验条件的控制及数据处理.学.科.网新知初探·自主学习一、实验原理1.机械能守恒定律(1)当只有重力做功时，物体的动能和重力势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变．(2)做自由落体运动的物体，只受重力作用，其机械能是守恒的．学.科.网2.实验原理图7－9－1学.科.网三、探究步骤1.安装置：将打点计时器固定在铁架台上；用导线将

2、打点计时器与低压交流电源相连接．2.接电源，打纸带：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的限位孔,用手提着纸带使重物停靠在打点计时器附近，接通电源，待打点稳定后松开纸带，让重物自由下落．重复几次，打下3～5条纸带．要点探究·讲练互动要点1实验数据处理学.科.网(2012·金陵中学高一检测)某同学做验证机械能守恒定律实验时，不慎将一条挑选出的纸带一部分损坏，损坏的是前端部分．剩下的一段纸带上各相邻点间的距离已测出标在图7－9－3中，单位是cm.已知打点计时器工作频率为50Hz，重力加速度g取9.8m/s2.图

3、7－9－3例1(1)重物在2点的速度v2＝________，在5点的速度v5＝________，此过程中动能增加量ΔEk＝________，重力势能减少量ΔEp＝________．(2)比较得ΔEk________ΔEp(填“大于”、“等于”或“小于”)，原因是_________________．由以上可得出实验结论__________________．(3)根据实验判断下列图象正确的是(其中ΔEk表示物体动能的变化,Δh表示物体下落的高度)()图7－9－4【思路点拨】求某一点的速度时应根据中间时刻的瞬时速度等于该过程的平均

4、速度；因为存在空气阻力和纸带与打点计时器间的摩擦阻力，物体在下落过程中减少的重力势能并不等于增加的动能．学.科.网(2)显然ΔEk<ΔEp，原因是实验中重锤要克服阻力做功．由以上可得出实验结论为：在误差允许的范围内，机械能守恒．(3)物体机械能守恒,应有物体减少的重力势能转化为增加的动能,即ΔEk＝mgΔh，可见物体增加的动能与下落的距离成正比,选项C正确．学.科.网学.科.网【答案】(1)1.50m/s2.075m/s1.03mJ1.06mJ(2)小于　实验中重锤要克服阻力做功　在误差允许的范围内，机械能守恒(3)C要点2

5、误差分析与注意事项1.误差分析(1)偶然误差：测量相关长度时带来的，减小的方法是多测几次取平均值．(2)系统误差：实验过程中要克服阻力(主要是打点计时器的阻力)做功，故动能的增加量ΔEk必定稍小于势能的减少量ΔEp.再者，交流电的频学.科.网率f不是50Hz也会带来系统误差．若f＞50Hz，由于速度值仍按频率为50Hz计算，频率的计算值比实际值偏小，周期值偏大，算得的速度值偏小，动能值也就偏小，使Ek＜Ep的误差进一步加大；根据同样的道理，若f＜50Hz，则可能出现Ek＞Ep的结果．2.注意事项(1)安装打点计时器时，必须使

6、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，可使空气阻力减小．在用自由落体法验证机械能守恒定律的实验中：(1)从下列器材中选出实验所必需的，其编号为________．A．打点计时器(包括纸带)B．重锤C．天平D．毫米刻度尺E．秒表F．运动小车例2(2)打点计时器的安装放置要求为________________；开始打点计时的时候，应先____________，然后____________．(3)计数时对所选用的纸带要求是_________．

7、(4)实验中产生系统误差的主要原因是_________________________；使重锤获得的动能往往________________________________，为减小误差，悬挂在纸带下的重锤应选择____________．【精讲精析】根据实验原理可知选用的器材为A、B、D.(2)打点计时器的安装放置要求底板要竖直，打点计时器靠近底板安装并固定．实验时应先接通电源，再释放纸带．(3)计数时对所选用的纸带要求是点迹清晰，最初两点间距离接近2mm.(4)实验中纸带通过打点计时器的阻力是产生系统误差的主要原因．由于阻力

8、的作用使重锤获得的动能往往小于它所减少的重力势能．为减小误差，悬挂在纸带下的重锤应选择质量大，密度大的．【答案】(1)ABD(2)底板要竖直，打点计时器靠近底板安装并固定　接通电源　释放纸带(3)点迹清晰，最初两点间距离接近2mm(4)纸带通过打点计时器的阻力　小于它所减少的重力势能　质量