7验证机械能守恒定律(王竑)

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1、实验七：验证机械能守恒定律一、实验内容复习［实验原理］自由落体运动(1)本实验研究的重物做什么运动？验证的依据是什么？(2)该实验需要测量哪些量？各用什么测量工具？(3)如何组装实验装置?［实验器材］铁架台(带铁夹)，打点计时器，学生电源，导线，带铁夹的重缠，纸带，米尺。［实验步骤］(1)组装装置打点计时器安装时，必须使两纸带限拉孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力。(4)开始实验时，松开纸带与接通电源的顺序是什么？(5)若验证Ek=EP,对纸带的选取有何要求?(7)在纸带上标岀一系列计数点，如何求岀各计数点对应的速度？二、实验考查重点(2)打点(3)选纸带应选取点迹清晰的点［数据处理

2、］力“+1二也2T1、实验验证方法方法(1)：若某一时刻物体下落的瞬时速度为v,下落高度为力，则应有：mgh=^mv2,借助打点计时器，测岀重物某时刻的下落高度h和该时刻的瞬时速度y,即可验证机械能是否守恒；方法(2)：任意找两点A、B,分别测出两点的速度大小vA>vb以及两点Z间的距离儿若物体的机械能守恒，应有mghAB=-mv—mv22方法(3)：图像法。从纸带上选取多个点，测量从第一点到其余各点的下落高度h,并计算各点速度的平方八，然后以丄/为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘岀-v2-h图线。若在误22差允许的范围内，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。比较

3、(1)(2)(3)三种方法，哪种更加合理？2、实验数据处理及误差分析【数据处理】(1)测量下落高度必须从起始点算起，不能搞错，为了减小测量值h时的相对误差，选取的各个计数点要离起始点远一些，纸带也不宜过长，有效长度可在60cm〜80cm以内。如下图所示。F・E.D.rv4*孑5“6〃7图(2)计算重物的速度h曲-他_】2T(3)关于in和g的处理问题1：验证机械能守恒定律是否需要测岀重物的质量？问题2：本实验要用到重力加速度g。g取9.8m/s2呢？还是取当地的重力加速度值？或者通过实验打出的纸带，用g=^计算出来？【误差分析】(1)误差来源:系统没有保证"自由”/H0,故，必然AEr

4、vAE”偶然测量纸带数据处理(2)减小办法：①重锤加尽量大些，相对减小阻力的影响;②孔〃纸带(竖直)，减小孔带阻力【巩固练习】1、利川图示装置进行验证机械能守恒定律的试验时，需要测量物体由静止开始自由卜•落到某点时的瞬时速度v和下落高度力。某班同学利用实验得到的纸带，设计了以下四种测暈方案。a.用刻度尺测出物体下落的高度力，并测出下落时间匚通过卩二gf计算出瞬时速度”0a.用刻度尺测出物体下落的高度/?,并通过v=J亦计算出瞬时速度b.根据做匀速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度，并通过计算出高度/?c.用刻度尺测出物体下落的高度/?,根据

5、做匀速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度心以上方案中只有一种正确，正确的是c（填入相应的字母）【答案】d【解析】物体由静止开始口由下落过程中受到空气阻力和纸带与打点计时器的摩擦阻力作用，不是自由落体运动，a、b错误。物体下落的高度是用米尺测量的，不是计算的，c错误。d为验证机械能守恒定律的实验测量方案，正确。2、（2009年天津卷）9.（3）如图所示，将打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置可以测定重力盯点it•细*和速度。①所需器材有打点计时器（带导线）、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重物，此外还需

6、（填字母代号）中的器材。A.直流电源、天平及祛码B.直流电源、毫米刻度尺C.交流电源、天平及舷码D.交流电源、毫米刻度尺②通过作图彖的方法可以剔除偶然课差较大的数据，提高实验的准确程度。为使图线的斜率等于重力加速度，除作v-t图象外，还可作答案：①D,2干力，速度平方的二分之-，重物下落的高度。图象，其纵轴表示的是,横轴表示的是【解析】本题考查用打点计时器测重力加速度。涉及器材的选取和用图像处理数据的方法。①打点计时器需接交流电源。重力加速度与物体的质量无关，所以不要天平和祛码。计算速度需要测相邻计数的距离，需要刻度尺，选D。②由公式V2=2gh,如绘出y-/7图像，其斜率也等于重力加

7、速度。3、图3中甲、乙两图都是使用电磁打点计时器测量重力加速度g的装置示意图，己知该打点计时器的打点频率为50Hz。（1）这两图相比较，哪个图所示的装置较好，为什么？纸弔屮国3•16•15（2）图3中的丙图是采用较好的装置并按正确的实验步骤进行实验打出的一条纸带，其中0为打出的第一个点，标作1,后面依次打下的一系列点迹分别标为2、3、4、5-0经测量，第15至第17点间的距离为11.33cm,第1至第16点间距离为41.14cm,则打下第16个