高中物理新课标人教版教学课件：第7章9 实验：验证机械能守恒定律 28页

9实验：验证机械能守恒定律 1.会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度。2.掌握验证机械能守恒定律的实验原理。 机械能守恒的各种情况 在自由落体运动中，若物体下落高度h时的速度为v,则hv一、实验原理 实验原理 思考：如何测量物体的瞬时速度?v0tvAtvBvC做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度，等于相邻两点间的平均速度。2t 如图所示：测定第n点的瞬时速度的方法是：测出第n点的相邻前、后两段相等时间T内下落的距离sn和sn+1，由公式，或由算出。Onsnsn+1dndn+1dn-1 打点计时器、纸带、复写纸、重物、刻度尺、铁架台（带铁夹）、学生电源等。夹子打点计时器纸带重物？铁架台二、实验器材： 1.按如图装置把打点计时器安装在铁架台上，用导线把打点计时器与学生电源连接好。2.把纸带的一端在重锤上用夹子固定好，另一端穿过计时器限位孔，竖直提起纸带使重锤停靠在打点计时器附近，纸带上端用夹子夹住。3.接通电源，松开纸带，让重锤自由下落。4.重复几次，得到3～5条打好点的纸带。三、实验步骤: 5.在打好点的纸带中挑选第一、二两点间的距离接近2mm，且点迹清晰的一条纸带，在起始点标上0，以后各依次标上1，2，3……，用刻度尺测出对应下落高度h1、h2、h3……计算各点对应的瞬时速度v1、v2、v3……6．应用公式7．计算各点对应的势能减少量mghn和动能的增加量进行比较。 实验步骤 1．打点计时器安装时，必须使两纸带限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力。2．选用纸带时应尽量挑第一、二点间距接近2mm的纸带。4．因不需要知道动能和势能的具体数值，所以不需要测量重锤的质量。3.实验时，必须先接通电源，让打点计时器工作正常后再松开纸带让重锤下落．四、注意事项: 五、误差分析：（1）来自纸带与计时器间的摩擦。故计时器平面要竖直，纸带与计时器平面要平行，要采用电火花计时器。（3）选计数点时，相邻计数点间的距离要尽可能拉得开些，使求得的速度误差小些。（2）交流电的频率不稳定引起的误差。 思考1：为什么本实验不用测量物体的质量？mgh=mv212gh=v212无需测量物体的质量如果实验要求计算势能和动能的具体数据，那就必须要知道物体的质量。 纸带上的第一个点为计时起点O（起始点的速度应该为零，即打点计时器在纸带上打下第一个点时纸带刚开始下落）。12x=gt2=×9.8×0.022m≈2×10-3m=2mm12h起始点思考2.为什么纸带上的前两个点间的距离应接近2mm？ 思考3：可以回避起始点吗?（即处理纸带时可以不用起始点吗）可以。我们可以选取A、B两点，比较它们的机械能EA和EB。若以点B为零势能点，则有：EkA＋mgΔh＝EkBΔhAB 其他验证方法一：利用气垫导轨验证机械能守恒 其他验证方法二：利用频闪照片验证机械能守恒比例1:1频闪时间间隔T 1.为进行“验证机械能守恒”实验，有下列器材可选用：铁架台、打点计时器、复写纸、纸带、秒表、低压直流电源、导线、电键、天平，其中不必要的器材是___________________________;缺少的器材是。秒表、天平、低压直流电源低压交流电源、刻度尺、重物 通过原点的直线2.在验证机械能守恒定律时，如果以v2／2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的图线应是，才能验证机械能守恒定律，其斜率等于的数值。0hv212g 3.“验证牛顿第二定律”及“验证机械能守恒定律”这两个实验，它们的共同之处是（）A．都要用打点计时器B．都要用天平测质量C．都要用刻度尺测位移D．都要计算瞬时速度AC 4.在“验证机械能守恒定律”的实验中，需直接测量的物理量是（）A．重物的质量B．重力加速度C．重物下落的高度D．与下落高度对应的重物的瞬时速度C 5.在“验证机械能守恒定律”的实验中，下列操作正确的是（）A．先释放重物，后接通电源B．用秒表测量重物下落的时间C．打完一条纸带后，立即切断电源D．每打完一条纸带，移动复写纸的位置CD 6.某学生在验证机械能守恒定律的实验中有如下操作步骤，试将合理的顺序步骤序号填在下面的线上：____________________．A．断开电源，取下纸带，选出前两个点间距离接近2mm的纸带；B．把纸带固定在重锤上；C．将纸带穿过打点计时器，并把纸带上提使重锤停在靠近打点计时器的地方；DBCEAGF D．把打点计时器固定在放于桌边的铁架台上，并与低压交流电源相连接；E．接通电源，同时释放纸带；F．求出重锤重力势能的减少量△EP和动能的增加量△EK，比较△EP和△EK得出实验结论；G．用刻度尺量出所选取的计数点到打下的第一个点之间的距离． 7.某次“验证机械能守恒定律”的实验中，用6V、50Hz的打点计时器打出的一条无漏点的纸带，如图所示，O点为重锤下落的起点，选取的计数点为A、B、C、D，各计数点到O点的长度已在图上标出，单位为毫米，重力加速度取9.8m/s2，若重锤质量为1kg。 ①打点计时器打出B点时，重锤下落的速度vB=_______m/s，重锤的动能EkB=J。②从开始下落算起，打点计时器打B点时，重锤的重力势能减小量为J。③根据纸带提供的数据，在误差允许的范围内，重锤从静止开始到打出B点的过程中，得到的结论是。1.1750.690.69机械能守恒 1.实验方法：验证自由落体运动中机械能守恒2.要注意的问题、实验的误差来源3.速度的测量：做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度，等于相邻两点间的平均速度．