高中物理 第七章 第9節(jié) 實驗 驗證機械能守恒定律課件 新人教版必修2.ppt

成才之路 物理 路漫漫其修遠兮吾將上下而求索 人教版 必修2 機械守恒定律 第七章 第九節(jié)實驗 驗證機械能守恒定律 第七章 你體驗過公園里的翻滾過山車嗎 過山車 呼嘯著 奔馳著 緊張 驚險 刺激 其勢能與動能相互轉(zhuǎn)化 而總的機械能保持不變 忽略阻力 你想過嗎 我們怎樣通過實驗來驗證機械能守恒定律 驗證機械能守恒定律 實驗目的 在只有 作用的自由落體運動中 物體的重力勢能和動能可以互相轉(zhuǎn)化 但總機械能 實驗原理 重力 守恒 mgh 鐵架臺 帶鐵夾 打點計時器 重錘 帶紙帶夾子 紙帶數(shù)條 復寫紙片 導線 毫米刻度尺 除了上述器材外 還必須有 交流4 6v 注意 重錘應選體積 質(zhì)量 者 以減少空氣阻力的影響 又因無需測其質(zhì)量 所以本實驗不用 實驗器材 學生電源 較小 較大 天平 一 實驗步驟1 按圖 甲 裝置豎直架穩(wěn)打點計時器 并用導線將打點計時器接在4 6v交流電源上 2 將長約1m的紙帶用小夾子固定在重物上后穿過打點計時器 用手提著紙帶 使重物靜止在靠近打點計時器的地方 3 接通電源 松開紙帶 讓重物自由下落 計時器就在紙帶上打下一系列的點 4 換幾條紙帶 重復上面的實驗 5 在取下的紙帶中挑選第一 二兩點間距離接近2mm且點跡清晰的紙帶進行測量 先記下第一點0的位置 再任意取五個點1 2 3 4 5 用刻度尺測出距0點的相應距離 如圖 乙 所示 6 計算出各點對應的瞬時速度v1 v2 v3 7 計算各點對應的勢能減少量mghn并和動能增加量mv 2進行比較 三 注意事項1 應盡可能控制實驗條件 即應滿足機械能守恒的條件 這就要盡量減少各種阻力 采取的措施有 1 鐵架臺應豎直安裝 可使紙帶所受阻力減小 2 應選用質(zhì)量和密度較大的重物 增大重力可使阻力的影響相對減小 增大密度可以減小體積 可使空氣阻力減小 2 應先接通電源讓打點計時器開始打點 再放開紙帶讓重錘下落 四 誤差分析1 測量長度時會存在偶然誤差 所以測長度時要多測幾次 取平均值即可減小此誤差 2 由于本實驗中有紙帶與限位孔間的摩擦力 主要因素 和空氣阻力 次要因素 的影響 這是系統(tǒng)誤差 它使增加的動能小于減小的重力勢能 要減小影響 采用增加重錘質(zhì)量的辦法 因為當重錘的重力遠大于阻力時 可忽略阻力的影響 3 為了減小相對誤差 選取的計數(shù)點最好離第一個點遠一些 4 若第一 第二兩點間的距離小于2mm 則這兩點間的時間間隔不到0 02s或阻力過大 實驗原理及操作步驟 某同學利用重物自由下落來 驗證機械能守恒定律 的實驗裝置如圖甲所示 1 請指出實驗裝置中存在的明顯錯誤 2 進行實驗時 為保證重物下落時初速度為零 應 選填 a 或 b a 先接通電源 再釋放紙帶b 先釋放紙帶 再接通電源 3 根據(jù)打出的紙帶 選取紙帶上連續(xù)打出的1 2 3 4四個點如圖乙所示 已測出點1 2 3 4到打出的第一個點o的距離分別為h1 h2 h3 h4 打點計時器的打點周期為t 若代入所測數(shù)據(jù)能滿足表達式gh3 則可驗證重物下落過程機械能守恒 用題目中已測出的物理量表示 解析 1 從圖甲中的實驗裝置中發(fā)現(xiàn) 打點計時器接在了 直流電源 上 打點計時器的工作電源是 低壓交流電源 因此 明顯的錯誤是打點計時器不能接在 直流電源 上 2 為了使紙帶上打下的第1個點是速度為零的初始點 應該先接通電源 讓打點計時器正常工作后 再釋放紙帶 若先釋放紙帶 再接通電源 當打點計時器打點時 紙帶已經(jīng)下落 打下的第1個點的速度不為零 因此 為保證重物下落的初速度為零 應先接通電源 再釋放紙帶 濟南市高新實驗中學2014 2015學年高一下學期期中 在 驗證機械能守恒定律 實驗中 打出的紙帶如圖所示 其中a b為打點計時器打下的第1 2個點 ab 2mm d e f為點跡清晰時連續(xù)打點的計時點 測得d e f到a的距離分別為s1 s2 s3 圖中未畫出 設打點計時器的打點頻率為f 重物質(zhì)量為m 實驗地點重力加速度為g 一位學生想從紙帶上驗證打下a點到打下e點過程中 重物的機械能守恒 實驗數(shù)據(jù)處理 邯鄲市2013 2014學年高一下學期期末 用自由落體法驗證機械能守恒定律的實驗中 2 若實驗中所用重物的質(zhì)量m 1kg 打點紙帶如圖所示 打點時間間隔為0 02s 則記錄b點時 重物速度vb m s 重物動能ek j 從開始下落起至b點時的重物的重力勢能減少量是 j 由此可得出的結論是 g取9 8m s2 本小題數(shù)據(jù)保留三位有效數(shù)字 答案 1 打第一個點時重物的初速度為零2mm 2 0 590m s0 174j0 175j機械能守恒 3 c 沈陽二中2014 2015學年高一下學期期中 在 驗證機械能守恒定律 的一次實驗中 質(zhì)量m 1kg的重物自由下落 在紙帶上打出一系列的點 如下圖所示 相鄰記時點時間間隔為0 02s 那么 結果保留2位有效數(shù)字 1 紙帶的 端與重物相連 2 打點計時器打下計數(shù)點b時 物體的速度vb 3 從起點o到打下計數(shù)點b的過程中重力勢能減少量是 ep 此過程中物體動能的增加量 ek 4 通過計算 數(shù)值上 ep ek 選填 或 這是因為 5 實驗的結論是 答案 1 左 2 0 98m s 3 0 49j0 48j 4 實驗中存在摩擦力和空氣阻力 重物克服阻力做功損失機械能 5 在實驗誤差允許范圍內(nèi)機械能守恒 實驗設計 科技活動小組成員利用暑假進行社會實踐活動時 發(fā)現(xiàn)可以利用古代拋石機的模型來驗證機械能守恒定律 其原理如圖所示 圖中o為轉(zhuǎn)軸 a球固定于桿上且質(zhì)量為ma b球放在勺形槽內(nèi)且質(zhì)量為mb 由靜止釋放輕桿后 可以逆時針轉(zhuǎn)動 輕桿轉(zhuǎn)到豎直位置時 b球被水平拋出 1 要驗證機械能守恒定律 首先需要測量ma mb及兩球距o點的距離la lb 除此之外還需要測量的物理量有 a a球從釋放運動到最低點的時間tb o離地面的高度hc b球落地點與o的水平距離xd 釋放輕桿時a球的高度h0 2 下列減少實驗誤差的措施中 可行的有 a 開始釋放時 讓輕桿水平b 支架處地面與b球落地處地面要在同一水平面上c 桿的硬度盡量高d 在同一高度多次釋放a球的前提下 取b球的平均落點 然后測量xe 盡量減小轉(zhuǎn)軸o處的摩擦力f 盡量減小b球的質(zhì)量 3 在輕桿從水平狀態(tài)無初速釋放的前提下 結合上述測定的物理量 可求系統(tǒng)重力勢能的減少量為 動能的增加量為 比較二者的大小 便可驗證機械能守恒 正常情況下會出現(xiàn)前者 填 大于 或 小于 后者 解析 1 實驗中需要求出b球平拋的初速度vb 所以還需要測量h與x 故應選b c 2 為了減小實驗誤差 可行的選項為abcde 3 系統(tǒng)重力勢能的減小量 ep ma mb gh mag h la mbg h lb mala mblb g 小剛同學用如圖實驗裝置研究 機械能守恒定律 他進行了如下實驗操作并測出如下數(shù)值 用天平測定小球的質(zhì)量為0 50kg 用游標卡尺測出小球的直徑為10 0mm 用刻度尺測出電磁鐵下端到光電門的距離為82 05cm 電磁鐵先通電 讓小球吸在開始端 電磁鐵斷電后 小球自由下落 在小球經(jīng)過光電門時間內(nèi) 計時裝置記下小球經(jīng)過光電門所用時間為2 50 10 3s 由此可算得小球經(jīng)過光電門的速度 計算得出小