物理人教版必修二 第七章 第九節(jié)《實驗：驗證機械能守恒定律》課件

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歡迎進入物理課堂 第九節(jié)實驗 驗證機械能守恒定律 學習目標 1 掌握利用自由落體運動驗證機械能守恒定律 2 知道實驗的原理 方法和過程 3 會處理實驗數據 并能對實驗結果進行討論及誤差分析 重點難點 實驗條件的控制及數據處理 一 實驗原理1 機械能守恒定律 1 當只有重力做功時 物體的動能和重力勢能發(fā)生相互轉化 但機械能的總量保持不變 2 做自由落體運動的物體 只受重力作用 其機械能是守恒的 2 實驗原理圖7 9 1 三 探究步驟1 安裝置 將打點計時器固定在鐵架臺上 用導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 重復幾次 打下3 5條紙帶 2012 金陵中學高一檢測 某同學做驗證機械能守恒定律實驗時 不慎將一條挑選出的紙帶一部分損壞 損壞的是前端部分 剩下的一段紙帶上各相鄰點間的距離已測出標在圖7 9 3中 單位是cm 已知打點計時器工作頻率為50Hz 重力加速度g取9 8m s2 圖7 9 3 1 重物在2點的速度v2 在5點的速度v5 此過程中動能增加量 Ek 重力勢能減少量 Ep 2 比較得 Ek Ep 填 大于 等于 或 小于 原因是 由以上可得出實驗結論 3 根據實驗判斷下列圖象正確的是 其中 Ek表示物體動能的變化 h表示物體下落的高度 圖7 9 4 思路點撥 求某一點的速度時應根據中間時刻的瞬時速度等于該過程的平均速度 因為存在空氣阻力和紙帶與打點計時器間的摩擦阻力 物體在下落過程中減少的重力勢能并不等于增加的動能 2 顯然 Ek Ep 原因是實驗中重錘要克服阻力做功 由以上可得出實驗結論為 在誤差允許的范圍內 機械能守恒 3 物體機械能守恒 應有物體減少的重力勢能轉化為增加的動能 即 Ek mg h 可見物體增加的動能與下落的距離成正比 選項C正確 答案 1 1 50m s2 075m s1 03mJ1 06mJ 2 小于實驗中重錘要克服阻力做功在誤差允許的范圍內 機械能守恒 3 C 1 誤差分析 1 偶然誤差 測量相關長度時帶來的 減小的方法是多測幾次取平均值 2 系統(tǒng)誤差 實驗過程中要克服阻力 主要是打點計時器的阻力 做功 故動能的增加量 Ek必定稍小于勢能的減少量 Ep 再者 交流電的頻 率f不是50Hz也會帶來系統(tǒng)誤差 若f 50Hz 由于速度值仍按頻率為50Hz計算 頻率的計算值比實際值偏小 周期值偏大 算得的速度值偏小 動能值也就偏小 使Ek Ep的誤差進一步加大 根據同樣的道理 若f 50Hz 則可能出現(xiàn)Ek Ep的結果 2 注意事項 1 安裝打點計時器時 必須使兩個限位孔的中線嚴格豎直 以減小摩擦阻力 2 應選用質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 在用自由落體法驗證機械能守恒定律的實驗中 1 從下列器材中選出實驗所必需的 其編號為 A 打點計時器 包括紙帶 B 重錘C 天平D 毫米刻度尺E 秒表F 運動小車 2 打點計時器的安裝放置要求為 開始打點計時的時候 應先 然后 3 計數時對所選用的紙帶要求是 4 實驗中產生系統(tǒng)誤差的主要原因是 使重錘獲得的動能往往 為減小誤差 懸掛在紙帶下的重錘應選擇 精講精析 根據實驗原理可知選用的器材為A B D 2 打點計時器的安裝放置要求底板要豎直 打點計時器靠近底板安裝并固定 實驗時應先接通電源 再釋放紙帶 3 計數時對所選用的紙帶要求是點跡清晰 最初兩點間距離接近2mm 4 實驗中紙帶通過打點計時器的阻力是產生系統(tǒng)誤差的主要原因 由于阻力的作用使重錘獲得的動能往往小于它所減少的重力勢能 為減小誤差 懸掛在紙帶下的重錘應選擇質量大 密度大的 答案 1 ABD 2 底板要豎直 打點計時器靠近底板安裝并固定接通電源釋放紙帶 3 點跡清晰 最初兩點間距離接近2mm 4 紙帶通過打點計時器的阻力小于它所減少的重力勢能質量大 密度大的重錘 利用氣墊導軌驗證機械能守恒定律 實驗裝置示意圖如圖7 9 5所示 圖7 9 5 1 實驗步驟 將氣墊導軌放在水平面上 桌面高度不低于1m 將導軌調至水平 用游標卡尺測量擋光條的寬度為l 9 30mm 由導軌標尺讀出兩光電門中心之間的距離s cm 將滑塊移至光電門1左側某處 待砝碼靜止不動時 釋放滑塊 要求砝碼落地前擋光條已能過光電門2 從數字計時器 圖中未畫出 上分別讀出擋光條通過光電門1和光電門2所用的時間 t1和 t2 用天平稱出滑塊和擋光條的總質量M 再稱出托盤和砝碼的總質量m 2 用表示直接測量量的字母寫出下列所示物理量的表達式 滑塊通過光電門1和光電門2時瞬時速度分別為v1 和v2 當滑塊通過光電門1和光電門2時 系統(tǒng) 包括滑塊 擋光條 托盤和砝碼 的總動能分別為Ek1 和Ek2 在滑塊從光電門1運動到光電門2的過程中 系統(tǒng)勢能的減少量 Ep 重力加速度為g 3 如果 Ep 則可認為驗證了機械能守恒定律 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全