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《2019_2020高中物理第四章机械能和能源5验证机械能守恒定律课件粤教版必修2.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、第五节验证机械能守恒定律【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,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
2、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内ghn=,则机械能守恒定律得到验证。方法二:
3、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:图象法。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象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,所以实验数据出
4、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=
5、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。热点一实验原理的考查【典例1】(2018·广州高一检测)为进行“验证机械能守恒定律”的实验,有下列器材可供选择:A.铁架台B.打点计时器C.复写纸D.纸带E.低压交流电源F.天平G.秒表H.导线I.电键K.米尺世纪金榜导学号86326079(1)上述器材不必要的是________(只填字母
6、代号),缺少的器材是________。(2)实验中下列物理量中需要直接测量的量有________,通过计算可得到的量有________(填字母序号)。A.重锤质量B.重力加速度C.重锤下落的高度D.与下落高度相应的重锤的瞬时速度(3)质量m=1kg的重锤自由下落,在纸带上打出一系列的点如图所示,O为第一个点,A、B、C为相邻的点,相邻计数点的时间间隔为0.02s,长度单位是cm,g取9.8m/s2,求:a.打点计时器打下计数点B时,物体的速度vB=________m/s(保留两位有效数字)。b.从点O到
7、打下计数点B的过程中,物体重力势能的减少量ΔEp=________J,动能的增加量ΔEk=________J(保留两位有效数字)。【解析】(1)要验证mgh=mv2,即gh=v2,不需测量m,不需要用天平,h用刻度尺测量,不需要秒表,另外还缺少重锤。(2)能用器材直接测量的量有重锤下落高度h,再经计算可测量得到对应h的速度大小。(3)vB=≈0.97m/s,ΔEp=mghOB≈0.48J,ΔEk=≈0.47J。答案:(1)F、G重锤(2)CD(3)a.0.97b.0.480.47热点二实验数据的处理【典
8、例2】(2018·中山高一检测)用落体法验证机械能守恒定律的实验中:世纪金榜导学号86326080(1)运用公式mv2=mgh对实验条件的要求是____________________,为达到此目的,所选择的纸带第1、第2两点间的距离应接近________。(2)若实验中所用重锤的质量m=1kg,打点纸带如图所示,打点时间间隔为0.02s,则记录B点时,重锤的速度vB=________,重锤的动能Ek=________,从开始下落起至B点重
