《实验：验证机械能守恒定律》课件2-1.ppt

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1、电火花计时器纸带夹子重物实验：验证机械能守恒定律如果忽略空气的阻力，这时物体的机械能守恒，即重力势能的减少等于动能的增加。设物体的质量为m，下落距离为h时物体的瞬时速度为V，则势能减少mgh，动能增加，故有在只有重力做功的自由落体运动中，物体的重力势能和动能可以相互转化，但总的机械能守恒。【实验原理】mgh＝利用打点计时器打出的纸带，测出重物下落的高度h，利用时间t内的平均速度等于该段时间中点时刻的瞬时速度，算出对应时刻的瞬时速度V，即可验证机械能是否守恒。hV铁架台（带铁夹）、电火花计时器或打点计时器、直尺、重锤、纸带、复写纸片、导线、电源。【实验器材】【实验内容】步骤(1)如图所示，把打

2、点计时器竖直地固定在置于桌边的铁架台上，将打点计时器与电源连接好。(2)将纸带穿过电火花记时器或打点计时器的限位孔，并把纸带的一端固定在重物上，使重物停靠在打点计时器的地方，先用手提着纸带。(3)先接通电源，松开纸带，让重物带着纸带自由下落，计时器就在纸带上打下一列小点。电火花计时器纸带夹子重物(4)重复几次，得到3～5条纸带。(5)在打好点的纸带中挑选“点迹清楚且第一、二两点间距离约为2mm”的一条纸带，记下第一个点的位置O，并在纸带上从任意点开始依次选取几个连续的点1、2、3……，并用刻度尺依次测出各点到位置O的距离，这些距离就是物体运动到点1、2、3、……时下落的高度h1、h2、h3…

3、…。(6)应用平均速度就是中间时刻的瞬时速度的方法，计算出各点对应的瞬时速度V1、V2、V3……。(7)把得到的数据填入表格里，计算各点对应的势能减少量mgh，以及增加的动能mV2/2，并比较是否跟理论一致。计算时g取当地的数值。2、记录及数据处理g＝9.8m/s2，T＝0.02s。AOEDCBh3(OD)h1(OB)h2(OC)ΔEp1＝mgh1ΔEp2＝mgh2ΔEp3＝mgh33、结论：由于空气阻力及其他阻力的存在，据动能定理得：-wf+mgh=△Ek△Ep=mgh∴△Ep>△EkS1(AB)S2(BC)S3(CD)S4(DE)AOEDCB(1)安装计时器时竖直架稳，计时器的两限位孔必

4、须在同一竖直线上，以减少重物带动纸带下落过程受到的阻力。(2)实验时必须先接通电源，然后松开纸带让重物下落。(3)测量下落高度时，必须从起始点算起。选取的各计数点要离起始点远些，可减少物体下落距离h的测量误差。纸带不宜过长，约40㎝即可。因重物自由下落时的加速度较大，每两个计数点间的时间间隔不一定取连打5个点的时间为计时单位。【注意事项】(4)实验中因不需要知道动能和势能的具体数值，故不需测物体的质量m。(5)实际上重物和纸带下落过中要克服阻力做功，所以动能的增加量要小于势能的减少量。(6)纸带的上端最好不要悬空提着，要保证重物下落的初速度为零，并且纸带上打出的第一个点是清晰的小点。(7)纸

5、带挑选的标准是第一、二两点间的距离接近2mm。（1）实验时，需保持提纸带的手不动，待接通电源，让打点计时器工作正常后才松开纸带让重锤下落，以保证第一个点是一个清晰的小点.挑选第一、二两点间的距离接近2mm的纸带，这样一条纸带记录的运动才接近自由落体运动.（2）本实验中还可以用图线的方法验证，即作出v2/2-h图线，若图线斜率为当地重力加速度g，则机械能守恒.若挑选第一、二两点间的距离明显小于2mm的纸带，则图线是不经过原点的一次函数线(为什么？)；若第一、二两点间的距离接近2mm的纸带，则图线是正比例函数线.【归纳】(1)由于测量长度带来的误差属偶然误差，减小的办法一是测距离时都从起点O量起

6、，二是多测几次取平均值。(2)实际上重物和纸带下落过程中要克服阻力(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，这是属于系统误差。【误差分析】再见