第05节验证机械能守恒定律.ppt

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1、【实验目的】【实验原理】【实验器材】【实验内容】【注意事项】【实验练习】【误差分析】五、机械能守恒定律验证验证机械能守恒定律。【实验目的】如图，设物体的质量为m，从静止开始下落，下落距离为h时物体的瞬时速度为V，根据机械能守恒得物体下落时减少的重力势能转化为物体增加的动能，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＝vh利用打点计时器打出的纸带，截取纸带上从o到A的一段进行研究，测出重物下落的高度h，利用纸带的计算方法可以，算出对应时刻的瞬时速度

2、VAhVAOA计算A点速度时，可以利用纸带上S1和S2，如图所示S1S2实验就变成验证：是否成立铁架台（带铁夹）、电火花打点计时器或电磁式打点计时器、直尺、重锤、纸带、复写纸片、导线、电源。【实验器材】电火花打点计时器：工作电压交流220V电磁式打点计时器：工作电压交流4-6V【实验内容】1、步骤(1)如图所示，把打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)

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……。(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

4、数据真入表格里，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（一）g＝9.8m/s2，T＝0.02s。h3(OD)h1(OB)ΔEp1＝mgh1ΔEp2＝mgh2ΔEp3＝mgh3h2（OC）h3AOEDCBh1h2利用B、C、D三点，分别计算出物体下落h1、h2、h3后减少的重力势能AOEDCB2、记录及数据处理（二）分别计算出物体通过B、C、D时的动能用刻度尺量出s1、s2、s3、s4的大小；各点的速度各点对应的动能S2S3S4S

5、1通过表格一和表格二的数据对比，便可验证减少的重力势能是否等于增加的动能。3、结论：物体下落过程中，减少的重力势能比动能略大；原因是物体下落过程中，要克服阻力（空气阻力和纸带与打点计时器的阻力）做功；在误差允许范围内，物体下落过程，机械能守恒定律成立(1)安装计时器时竖直架稳，计时器的两限位孔必须在同一竖直线上，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

6、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)纸带挑选的标准是第一、二两点间的距离接近2mm。(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，二是多测几

7、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】【实验练习】1、在“验证机械能守恒定律”的实验中，下面叙述正确的是[]A．应用天平称出重物的质量。B．应当选用点迹清晰，第一、二两点距离约2mm的纸带进行测量。C．操作时应先放纸带，后接通电源。D．打点计时器应接在电压为4～6V的直流电源上。答案：B在验证“机械能守恒定律”的实验中（1）为进行“验证机械能守恒定律”的实验，有下列器材可供选用：铁

8、架台，打点计时器，复写纸，纸带，秒表，低压直流电源，导线，开关，天平.其中不必要的器材有：________；缺少的器材是__________.（2）在验证机械能守恒定律时，如果以v2/2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的图线应是_______，才能验证机械能守恒定律，其斜率等于_______的数值（1）不必要的器材有秒表、低压直流电源、天平，缺少的器材是低压交流电源、重锤、刻度尺（2）通过原点