高中物理《驗證機械能守恒定律》課件2（23張PPT）（粵教版必修2）
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歡迎進入物理課堂 5 驗證機械能守恒定律 第四章機械能和能源 實驗目的 實驗原理 實驗器材 實驗內容 注意事項 實驗練習 誤差分析 驗證機械能守恒定律 實驗目的 如果忽略空氣的阻力 這時物體的機械能守恒 即重力勢能的減少等于動能的增加 設物體的質量為m 下落距離為h時物體的瞬時速度為V 則勢能減少mgh 動能增加 故有 在只有重力做功的自由落體運動中 物體的重力勢能和動能可以相互轉化 但總的機械能守恒 實驗原理 mgh 利用打點計時器打出的紙帶 測出重物下落的高度h 利用時間t內的平均速度等于該段時間中點時刻的瞬時速度 算出對應時刻的瞬時速度V 即可驗證機械能是否守恒 鐵架臺 帶鐵夾 電火花計時器或打點計時器 直尺 重錘 紙帶 復寫紙片 導線 電源 實驗器材 實驗內容 1 步驟 1 如圖所示 把打點計時器豎直地固定在置于桌邊的鐵架臺上 將打點計時器與電源連接好 2 將紙帶穿過電火花記時器或打點計時器的限位孔 并把紙帶的一端固定在重物上 使重物?？吭诖螯c計時器的地方 先用手提著紙帶 3 先接通電源 松開紙帶 讓重物帶著紙帶自由下落 計時器就在紙帶上打下一列小點 4 重復幾次 得到3 5條紙帶 5 在打好點的紙帶中挑選 點跡清楚且第一 二兩點間距離約為2mm 的一條紙帶 記下第一個點的位置O 并在紙帶上從任意點開始依次選取幾個連續(xù)的點1 2 3 并用刻度尺依次測出各點到位置O的距離 這些距離就是物體運動到點1 2 3 時下落的高度h1 h2 h3 6 應用平均速度就是中間時刻的瞬時速度的方法 計算出各點對應的瞬時速度V1 V2 V3 7 把得到的數據真入表格里 計算各點對應的勢能減少量mgh 以及增加的動能mV2 2 并比較是否跟理論一致 計算時g取當地的數值 演示 2 記錄及數據處理 g 9 8m s2 T 0 02s 3 結論 1 安裝計時器時豎直架穩(wěn) 計時器的兩限位孔必須在同一豎直線上 以減少重物帶動紙帶下落過程受到的阻力 2 實驗時必須先接通電源 然后松開紙帶讓重物下落 3 測量下落高度時 必須從起始點算起 選取的各計數點要離起始點遠些 可減少物體下落距離h的測量誤差 紙帶不宜過長 約40 即可 因重物自由下落時的加速度較大 每兩個計數點間的時間間隔不一定取連打5個點的時間為計時單位 注意事項 4 實驗中因不需要知道動能和勢能的具體數值 故不需測物體的質量m 5 實際上重物和紙帶下落過中要克服阻力做功 所以動能的增加量要小于勢能的減少量 6 紙帶的上端最好不要懸空提著 要保證重物下落的初速度為零 并且紙帶上打出的第一個點是清晰的小點 7 紙帶挑選的標準是第一 二兩點間的距離接近2mm 1 由于測量長度帶來的誤差屬偶然誤差 減小的辦法一是測距離時都從起點O量起 二是多測幾次取平均值 2 實際上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 EK必定稍小于勢能的減少量 EP 這是屬于系統(tǒng)誤差 誤差分析 實驗練習 1 在 驗證機械能守恒定律 的實驗中 下面敘述正確的是 A 應用天平稱出重物的質量 B 應當選用點跡清晰 第一 二兩點距離約2mm的紙帶進行測量 C 操作時應先放紙帶 后接通電源 D 打點計時器應接在電壓為4 6V的直流電源上 答案 B 2 在驗證重錘自由下落過程中機械能守恒的實驗中 下列說法正確的是 A 實驗時 應先接通打點計時器 等打點穩(wěn)定后再釋放紙帶B 必須用天平稱量所用重錘的質量C 為了方便 應在打下的紙帶上每5個點取一個計數點進行測量和計算D 本實驗的系統(tǒng)誤差 總是使重力勢能的減少量大于動能的增加量 答案 AD 3 在 驗證機械能守恒定律 的實驗中 需直接測量的物理量是 間接測量的物理量是 參考答案 重錘下落的高度h重錘運動的速度V 4 在 驗證機械能守恒定律 的實驗中 要驗證重錘下落時重力勢能的減少等于它動能的增加 以下步驟僅是實驗中的一部分 在這些步驟中多余的或錯誤的有 A 用天平稱出重錘的質量B 把電火花計時器固定到鐵架臺上 并用導線把它和低壓交流電源連接起來C 把紙帶的一端固定到重錘上 另一端穿過電火花計時器的限位孔 把重錘提升到一定的高度D 接通電源 釋放紙帶E 用秒表測出重錘下落的時間 答案 ABE 5 在 驗證機械能守恒定律 的實驗中 打點計時器所接交流電頻率為50Hz 當地重力加速度g 9 80m s2 實驗選用重錘質量為m kg 從所打紙帶中選擇一條合適的紙帶 此紙帶第1 2點間的距離應接近 紙帶上連續(xù)的點A B C D至第1點O的距離如圖所示 則重錘從O運動到C 重力勢能減少 J 重錘經過C時的速度為m s 其動能增加J 參考答案 2mm5 50m3 305 45m 第五節(jié)驗證機械能守恒定律 一 實驗原理 在只有重力做功的運動過程中 只要能夠確定任意兩點的高度h 或高度差 h 和速度v 就可以驗證這個過程的機械能是否守恒 二 設計思路 1 利用打點計時器記錄勻變速直線運動的位置變化情況 2 利用氣墊導軌光電門記錄勻變速直線運動的位置變化情況 3 利用頻閃照片記錄勻變速直線運動的位置變化情況 或 第五節(jié)驗證機械能守恒定律 實驗一 利用打點計時器驗證機械能守恒 第五節(jié)驗證機械能守恒定律 實驗二 利用氣墊導軌驗證機械能守恒 第五節(jié)驗證機械能守恒定律 實驗三 利用頻閃照片驗證機械能守恒 比例1 1頻閃時間間隔T 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
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