实验六验证机械能守恒定律.doc

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1、实验六验证机械能守恒定律【学习内容】1掌握实验原理2知道实验步骤，注意事项3会进行数据处理【重点难点】会对验证机械能守恒定律进行数据处理【知识梳理】一、实验目的验证机械能守恒定律二、实验原理1.物体在自由下落过程中，重力势能，动能。如果忽略空气阻力，只有重力做功，物体的机械能守恒，重力势能的减少动能的增加。设物体的质量为m，借助打点计时器打下纸带，由纸带测算出至某时刻下落的高度h及该时刻的瞬时速度v；进而求得重力势能的减少量│△Ep│=mgh和动能的增加量△EK=1/2mv2；比较│△Ep│和△EK，若在误差允许的范围内相等，即可验证机械能守恒。三、实验器材电火花计时器(或电磁打点计时

2、器)，交流电源，纸带(复写纸片)，重物(带纸带夹子)，导线，铁架台(带夹子)。1.1在“验证机械能守恒定律”的实验中(1)从下列器材中选出实验所必须的，其编号为________．A．打点计时器(包括纸带)B．重物C．天平D．毫米刻度尺E．秒表F．运动小车四、实验步骤1、按图装置固定好计时器，并用导线将计时器接到电压合适的交流电源上(电火花计时器要接到220V交流电源上，电磁打点计时器要接到低压电源上)。2、将纸带的一端用小夹子固定在重物上，使另一端穿过计时器的限位孔，用手竖直提着纸带，使重物静止在计时器的地方。3、接通电源，松开纸带，让重物自由下落，计时器就在纸带上打下一系列小点。4、

3、换几条纸带，重做上面的实验。5、从几条打上了点的纸带上挑选第一、二两点间的距离接近且点迹清晰的纸带进行测量。6、在挑选出的纸带上，先记下打第一个点的位置0(或A)，再任意选取几个点1、2、3(或B、C、D)等，用刻度尺量出各点到0的距离h1、h2、h3等，如图所示。7、用公式vn=（hn+1-hn-1）/2T计算出各点对应的瞬时速度v1、v2、v3等。8、计算出各点对应的势能减少量和动能的增加量的值，进行比较，得出结论。9、实验结论：在只有重力做功的情况下，物体的重力势能和动能可以相互转化，但机械能的总量保持不变。【重难点突破】一纸带的选取从几条打上了点的纸带上挑选第一、二两点间的距离

4、接近2mm且点迹清晰的纸带进行测量。就意味着重物是在打第一个点时的瞬间开始下落的【例1】有4条用打点计时器（所用交流电频率为50Hz）打出的纸带A、B、C、D，其中一条是做“验证机械能守恒定律”实验时打出的。为找出该纸带，某同学在每条纸带上取了点迹清晰的、连续的4个点，用刻度尺测出相邻两个点间距离依次为S1、S2、S3。请你根据下列S1、S2、S3的测量结果确定该纸带为。（已知当地的重力加速度为9.791m/s2）A.61.0mm65.8mm70.7mmB.41.2mm45.1mm53.0mmC.49.6mm53.5mm57.3mmD.60.5mm61.0mm60.6mm二、实验注意事

5、项1、安装计时器时要使两个限位孔在同一竖直平面内一条竖直线上，以减小纸带运动时与限位孔的摩擦。2、先通电源，在释放纸带3、对重物的要求：选用密度大、质量适当大些的物体。4、测量下落高度时，必须从起点O量起。5、本实验不必测出重物的质量。三、数据处理例2、在做“验证机械能守恒定律”的实验时，实验小组A不慎将一条选择好的纸带的前面一部分损坏了,剩下的一部分纸带上各点间的距离如图所示的数值，已知打点计时器的周期为T=0.02s,重力加速度g=9.8m/s2;重锤的质量为m,已知S1=0.98cm,S2=1.42cm,S3=1.78cm,则记录B点时重锤的动能EKB=J(写计算式字母表示),记

6、录C点时重锤的动能EKC=0.32mJ;重锤从B点到C点重力势能变化量是J,动能变化量是J.从而可以得出结论：.变式：小华同学想研究重锤自由落体运动中机械能是否守恒，他利用打点计时器来做该实验，获取一根纸带如图，但测量发现0、1两点距离远大于2mm,且0、1和1、2间有点漏打或没有显示出来，而其他所有打点都是清晰完整的，已知打点计时器打点周期为T．现小华用刻度尺分别量出2、3、4、5、6、7六个点到0点的长度hi（i=2、3、4、5、6、7），再分别计算得到3、4、5、6四个点的速度vi和vi2（i=3、4、5、6），①求6号点速度的计算式是：v6=01234567②然后小华将计算得到

7、的四组（hi，vi2）数据在v2-h坐标系中找到对应的坐标点，将四个点连接起来得到如图所示的直线，请你回答：（1）从O点到任意点i点机械能守恒定律表达式为：（2）故接下来他只要计算出图像_______,并与________比较，就可判断重锤下落过程是否机械能守恒。（3）该图像中直线交纵轴截距表示_____。四、误差分析：(1)做好本实验的关键是尽量减小重物下落过程中的阻力。方法：(2)由于测量长度会造成误差，属偶然误差。减少办法：1、测距离都应