机械能守恒实验.ppt

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1、【实验目的】利用自由落体运动验证只有重力作用下的物体机械能守恒．图5－6－1【实验器材】铁架台(含铁夹)、打点计时器、学生电源、纸带、复写纸、导线、毫米刻度尺、重物(带纸带夹)．【实验步骤】1．安装置：按图5－6－2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次～5次实验．图5－6－2一、数据处理1．求瞬时速度2．验证守恒方法二：任取两点计算二、误差分析1．本实验中因重物和纸带在下落过程中要克服

2、各种阻力(空气阻力、打点计时器阻力)做功，故动能的增加量ΔEk稍小于重力势能的减少量ΔEp，即ΔEk<ΔEp，这属于系统误差．改进的办法是调整器材的安装，尽可能地减小阻力．2．本实验的另一个误差来源于长度的测量，属偶然误差．减小误差的办法是测下落距离时都从O点量起，一次将各打点对应的下落高度测量完，或者多次测量取平均值．三、注意事项1．应尽可能控制实验条件，即应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，

3、可使空气阻力减小．2．实验中，提纸带的手要保持不动，且保证纸带竖直．接通电源后，打点计时器工作稳定后再松开纸带．4．测量下落高度时，为了减小测量值h的相对误差，选取的各个计数点要离起始点远一些，纸带也不易过长，有效长度可在60cm～80cm之间．题型一实验中应注意的问题例1在用图5－6－3所示的实验装置来验证机械能守恒定律时，某同学的以下看法中正确的是()A．必须用秒表测出重物下落的时间B．实验操作时，注意手提着纸带使重物靠近计时器，先接通计时器电源，然后松开纸带图5－6－3C．如果打点计时器不竖直，重物下落时，其重力势能有一部分消耗在纸带摩擦上，就会造成重力势能的变化小于动能的变化D

4、．验证时，可以不测量重物的质量或重力【解析】因为实验中使用打点计时器，不需要测时间，A错误；打点计时器不竖直，重物下落时，其重力势能有一部分消耗在纸带摩擦上，造成重力势能的减少大于动能的增量，C错误；验证时，不必测量重物的质量或重力，D正确．由实验操作规程可知，B也正确．【答案】BD题型二实验数据的处理例2用自由落体法验证机械能守恒定律的实验中：(2)若实验中所用重物的质量m＝1kg.打点纸带如图5－6－4所示，打点时间间隔为0.02s，则记录B点时，重物速度vB＝________，重物动能Ek＝________，从开始下落起至B点时重物的重力势能减少量是________，由此可得出的

5、结论是________________．图5－6－4图5－6－5【答案】(1)打第一个点时重物的初速度为零2mm(2)0.59m/s0.17J0.17J机械能守恒(3)C题型三实验创新设计例3(2008年高考江苏卷)某同学利用如图5－6－6所示的实验装置验证机械能守恒定律．弧形轨道末端水平，离地面的高度为H.将钢球从轨道的不同高度h处由静止释放，钢球的落点距轨道末图5－6－6端的水平距离为x.(1)若轨道完全光滑，x2与h的理论关系应满足x2＝________(用H、h表示)．(2)该同学经实验测量得到一组数据，如下表所示：h(10－1m)2.003.004.005.006.00x2(

6、10－1m2)2.623.895.206.537.78请在图5－6－7所示的坐标纸上作出x2—h关系图．图5－6－7(3)对比实验结果与理论计算得到的x2—h关系图线(图中已画出)，自同一高度静止释放的钢球，水平抛出的速率______(填“小于”或“大于”)理论值．(4)从x2—h关系图线中分析得出钢球水平抛出的速率差十分显著，你认为造成上述偏差的可能原因是_____．图5－6－8(3)从图中看，同一h时的x2值，理论值明显大于实际值，而在同一高度H下的平抛运动水平射程由水平速率决定，可见实际水平速率小于理论速率．(4)由于客观上，轨道与钢球间存在摩擦，机械能减小，因此会导致实际值比理

7、论值小．钢球的转动也需要能量维持，而机械能守恒中没有考虑重力势能转化成转动动能的这一部分，也会导致实际速率明显小于理论速率(这一点，可能不少同学会考虑不到)．【答案】(1)4Hh(2)如图5－6－8所示(3)小于(4)摩擦，转动(回答其一即可)