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《2020_2021学年高中物理第七章机械能守恒定律9实验：验证机械能守恒定律课件新人教版必修2202102242150.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、9.实验:验证机械能守恒定律实验必备·自主学习一、实验目的1.掌握用_______验证机械能守恒定律的实验原理。2.理解实验设计思路,明确实验中需要直接测量的物理量。3.熟悉实验操作,能正确测量数据,会求_________。4.掌握实验数据的处理方法,能定性分析误差产生的原因。落体法瞬时速度二、实验器材铁架台(带铁夹)、___________、_____电源、重物(带纸带夹)、_____、复写纸、导线、毫米刻度尺。打点计时器学生纸带【思考·谈论】重物选择有什么要求?提示:密度较大物体,质量不能太小。三、实验原理与设计1.实验原理(1)在只
2、有_____作用的自由落体运动中,物体的重力势能和动能可以互相转化,但总机械能_____。(2)若物体由静止下落高度h时,其瞬时速度为v,则重力势能的减小量为____,动能的增加量为_____,看它们在实验误差允许的范围内是否相等,若相等则验证了机械能守恒定律。重力守恒mgh2.实验设计——物理量测量方式(1)下落高度测量:用___________,直接测量从选中的第一个点到选中的后一个点之间的距离。(2)第n个点速度求法:vn=_________。毫米刻度尺实验过程·合作学习实验步骤1.安装置:将打点计时器固定在铁架台上;用导线将打点计
3、时器与低压交流电源相连接。2.接电源,打纸带:把纸带的一端在重物上用夹子固定好,另一端穿过打点计时器的限位孔,用手提着纸带使重物停靠在打点计时器附近,接通电源,待打点稳定后松开纸带,让重物自由下落。重复几次,打下3~5条纸带。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:用毫米刻度尺测出O点到点1、2、3…的距离,即为对应下落的高度h1、h2、h3…【思考·讨论】(1)物体是否做自由落体运动?提示:由于空
4、气阻力和纸带与打点计时器的阻力作用,物体不是自由落体运动。(2)如何让重物下落尽可能接近自由落体运动?提示:让打点计时器的两个限位孔在同一条竖直线上,重物选择密度较大的物体。数据收集与分析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…n,并测量出各计数点到O点的距离h1、h2、h3…hn,再根据公式计算出1、2、3、4…n点的瞬时速度v1、v2、v3、v4…vn。2.机械能守恒定律的验证: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
5、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: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。【思考·讨论】在机械能守恒定律验证方法一中起始点是不是就是打点计时器打的第一个点?如何找第一个点?提示:起始点
6、不是打点计时器打的第一个点,应该按照自由落体位移公式h=gt2得,t=0.02s,h=2mm,所以找第一个点应该找两点间距离为2mm的起始点。误差分析1.系统误差:本实验中因重物和纸带在下落过程中要克服各种阻力(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.偶然误差: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点测量,一次将各打点对应的下落高度测量完,多次测量取平均值。【思考·讨论】
7、由于上述系统误差的存在,考虑如果实验结果出现gh小于v2是否正确?提示:不正确,由于各种阻力原因存在物体的重力势能不可能完全转化成动能,所以一定是gh大于v2。实验研析·创新学习类型一 教材原型实验【典例1】“验证机械能守恒定律”的实验装置如图甲所示,采用重物自由下落的方法:(1)实验中,下面哪种测量工具是必需的。A.天平B.直流电源C.刻度尺D.秒表(2)已知电火花打点计时器所用电源的频率为50Hz,当地的重力加速度g取9.80m/s2,所用重物的质量为200g。实验中选取一条符合实验要求的纸带如图乙所示,O为纸带下落的起始点,A、B、
8、C为纸带上选取的三个连续点。计算B点瞬时速度时,甲同学用=2gxOB,乙同学用vB=,其中所选方法正确的是(选填“甲”或“乙”)同学,由此求得打B点重物速度vB=m/s。(结果保留三位有效数字
