【優(yōu)化指導(dǎo)】高中物理 79 實驗 驗證機械能守恒定律同步課件 新人教必修2

第九節(jié)實驗：驗證機械能守恒定律

一、實驗?zāi)康尿炞C機械能守恒定律．二、實驗原理通過實驗，求做自由落體運動物體的重力勢能的減少量和相應(yīng)過程動能的增加量．若二者相等，說明機械能守恒，從而驗證機械能守恒定律．三、實驗器材打點計時器及電源、紙帶、復(fù)寫紙、重物、刻度尺、帶有鐵夾的鐵架臺、導(dǎo)線．四、實驗步驟1．安裝：將打點計時器固定在鐵架臺上；用導(dǎo)線將打點計時器與低壓交流電源相連接．2．接電源，打紙帶：把紙帶的一端在重物上用夾子固定好，另一端穿過打點計時器的限位孔，用手提著紙帶使重物?？吭诖螯c計時器附近，接通電源，待打點穩(wěn)定后松開紙帶，讓重物自由下落．重復(fù)幾次，打下3～5條紙帶．3．選紙帶：選取點跡較為清晰的．挑選紙帶上第一個點及距離第一個點較遠的點，并依次標(biāo)上0,1,2,3……4．?dāng)?shù)據(jù)測量：測出0到點1、點2、點3……的距離，即為對應(yīng)的下落高度h1、h2、h3……六、注意事項1．安裝打點計時器時，必須使兩個限位孔在同一豎直線上，以減小摩擦阻力．2．應(yīng)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?。?．實驗時必須保持提起的紙帶豎直，手不動．接通電源后，讓打點計時器工作穩(wěn)定后再松開紙帶，以保證第一點是一個清晰的點．七、誤差分析1．本實驗的誤差主要來自于空氣阻力及紙帶和計時器限位孔之間的摩擦．故重力勢能的減少量應(yīng)等于動能增加量和克服阻力做功之和．所以動能的增加量應(yīng)略小于重力勢能的減少量．2．偶然誤差測量長度時會帶來誤差，減小誤差的辦法是：(1)測距離時都應(yīng)從打第一個點O點量起．(2)多測幾次取平均值．3．系統(tǒng)誤差實驗中重物和紙帶下落過程中要克服阻力(主要是打點計時器的阻力)做功，故動能的增加量ΔEk必定稍小于重力勢能的減少量ΔEp. 在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，有下列A至F六個步驟：A．將打點計時器豎直固定在鐵架臺上B．接通電源，再松開紙帶，讓重錘自由下落C．取下紙帶，更換紙帶(或?qū)⒓垘Х瓊€面)，重新做實驗答案：(1)ADBCEF(2)BCD【針對訓(xùn)練練】1.關(guān)于驗驗證機械能能守恒定律律的實驗步步驟有以下下說法A．把打點點計時器固固定在鐵架架上，并且且用導(dǎo)線將將打點計時時器接在低低壓交流電電源上B．將連有有重物的紙紙帶穿過限限位孔，用用手提著紙紙帶，讓重重物盡量靠靠近打點計計時器C．松開紙紙帶，接通通電源D．更換紙紙帶，重復(fù)復(fù)幾次，選選用點跡清清晰且第1、2兩點點間距為2mm的的紙帶E．用天平平稱出物體體的質(zhì)量，，利用mgh＝mv2/2驗證機機械能守恒恒定律在上述實驗驗步驟中錯錯誤的是______；多余余的是______．答案：CE在“驗證機械能能守恒定律律”的實驗中，，已知打點點計時器所所用電源的的頻率為50Hz，查得當(dāng)當(dāng)?shù)氐闹亓α铀俣萭＝9.80m/s2，某同學(xué)選選擇了一條條理想的紙紙帶，用刻刻度尺測量量時各計數(shù)數(shù)點對應(yīng)刻刻度尺上的的讀數(shù)如圖圖所示，圖圖中O點是打點計計時器打出出的第一個個點，A、B、C、D分別是每打打兩個點取取出的計數(shù)數(shù)點．根據(jù)據(jù)以上數(shù)據(jù)據(jù)，可知重重物(質(zhì)量量為m)由O點運動到B點時：(1)重力力勢能的減減少量為________；；(2)動能能的增加量量為________；(3)根據(jù)據(jù)計算的數(shù)數(shù)據(jù)可得出出什么結(jié)論論？產(chǎn)生誤誤差的主要要原因是什什么？(3)從(1)、(2)中計計算的數(shù)據(jù)據(jù)得出在實實驗誤差允允許的范圍圍內(nèi)重物減減少的重力力勢能等于于其動能的的增加，機機械能守恒恒．重物減少的的重力勢能能略大于其其增加的動動能，原因因是重物在在下落時要要受到阻力力作用(打打點計時器器對紙帶的的摩擦力、、空氣阻力力)，克服服阻力做功功．答案：(1)1.911m(2)1.864m(3)見解解析【題后總結(jié)結(jié)】(1)動能能增量略小小于勢能減減少量，屬屬于系統(tǒng)誤誤差．(2)注意意處理數(shù)據(jù)據(jù)時的單位位換算．【針對訓(xùn)練練】2.在“驗證機械能能守恒定律律”的實驗中，，已知打點點計時器所所用電源的的頻率為50Hz，取當(dāng)?shù)氐氐闹亓蛹铀俣萭＝9.8m/s2，測得所用用的重物的的質(zhì)量為1.00kg.實實驗中得到到一條點跡跡清晰的紙紙帶，把第第一個點記記作O，另選連續(xù)續(xù)的4個點點A、B、C、D作為測量的的點．經(jīng)測測量知道A、B、C、D各點到O的距離分別別為62.99cm、70.18cm、77.76cm、、85.73cm.根據(jù)以以上數(shù)據(jù)，，可知重物物由O點運動到C點，重力勢勢能的減少少量等于____J，動能的的增加量等等于______J(取3位位有效數(shù)字字)．答案：7.627.561．在“驗驗證機械能能守恒定律律”的實驗驗中，下列列物理量中中需要用工工具直接測測量的和通通過計算得得到的有()A．重錘的的質(zhì)量B．重力加加速度C．重錘下下落的高度度D．與重錘錘下落高度度對應(yīng)的重重錘瞬時速速度答案：CD2．如圖所所示是用自自由落體法法驗證機械械能守恒定定律時得到到的一條紙紙帶，我們們選中N點來驗證機機械能守恒恒定律．下下面舉出一一些計算打打N點時紙帶下下落速度的的方法，其其中正確的的是(T是打點周期期)()答案：C答案：A4．用落體法法驗證機械械能守恒定定律中(1)從下下列器材中中選出實驗驗所必需的的，其編號號為______．．A．打點計計時器(包包括紙帶)B．．重錘C．天平D．毫毫米刻度尺尺E．秒表F．運運動小車(2)打點點計時器的的安裝放置置要求為_____________________________________________________________；開始打點計計時的時候候，應(yīng)先__________，然后后__________．答案：(1)ABD(2)使使兩個限限位孔的的中線嚴(yán)嚴(yán)格豎直直先接接通電源源釋放放紙帶(3)點點跡清晰晰點間距距合適(4)紙紙帶通過過打點計計時器時時的阻力力和重錘錘所受的的空氣阻阻力小小于它所所減少的的重力勢勢能應(yīng)應(yīng)選體積積小、密密度大的的重錘(5)一一條過原原點的傾傾斜直線線重力力加速度度5.某個個小組的的三位同同學(xué)按照照正確的的操作選選得紙帶帶如圖．．其中O是起始點點，A、B、C是打點計計時器連連續(xù)打下下的3個個點．該該同學(xué)用用毫米刻刻度尺測測量O到A、B、C各點的距距離，用用重錘在在OB段的運動動來驗證證機械能能守恒，，已知當(dāng)當(dāng)?shù)氐闹刂亓铀偎俣萭＝9.80m/s2，打點計計時器所所用電源源頻率為為f＝50Hz，，設(shè)重錘錘質(zhì)量為為1.00kg.(3)丙丙同學(xué)用用AC段的平均均速度作作為跟B點對應(yīng)的的重錘的的瞬時速速度，若若hA＝9.51cm，hB＝12.42cm，，hc＝15.70cm，，則丙同同學(xué)算得得該段重重錘重力力勢能的的減少量量為________J((4)若你是指導(dǎo)老師，你認為三個同學(xué)的數(shù)據(jù)處理方法中較合理的是________．(選填“甲”、“乙”或“丙”，此空為不定項選擇)解析：甲同學(xué)用用vB＝ngT求得的速速度vB為理論值值，但由由于實驗驗中存在在阻力，，重錘實實際下落落的高度度比理論論上在nT時間內(nèi)下下落的小小，故造造成重力力勢能的的減少小小于動能能的增加加．乙同學(xué)用用機械能能守恒規(guī)規(guī)律驗證證機械能能守恒，，故得到到的重力力勢能的的減少等等于動能能的增加加．答案：(1)小小于(2)等等于(3)1.221.20大大于(4)丙6．在“驗證機械械能守恒恒定律”的實驗中中，打點點計時器器所用電電源頻率率為50Hz，當(dāng)?shù)氐刂亓蛹铀俣鹊牡闹禐?.80m/s2，測得所所用重物物的質(zhì)量量為1.00kg.若按實驗驗要求正正確地選選出紙帶帶進行測測量，量量得連續(xù)續(xù)三點A、B、C到第一個個點的距距離如圖圖所示(相鄰計計數(shù)點時時間間隔隔為0.02s)，，那么(1)紙紙帶的________端與與重物相相連．(2)打打點計時時器打下下計數(shù)點點B時，重物物的速度度vB＝______________.(3)在在從起點點O到打下計計數(shù)點B的過程中中重力勢勢能的減減少量是是ΔEp＝________，，此過程程中重物物動能的的增加量量是ΔEk＝________.(4)通通過計算算，數(shù)值值上ΔEp_