【创意版】第7.9节_实验：验证机械能守恒定律.ppt

复习回顾 机械能守恒定律 1、内容： 2、表达式： 3、适用条件： 4、解题一般步骤： 优选 * §7.9 实验：验证机械能守恒定律 优选 * 一、实验目的 验证机械能守恒定律． 优选 * 二、实验原理 1．在只有重力做功的自由落体运动中，物体的重力势能和动能互相转化，但总的机械能保持不变．若物体某时刻瞬时速度为v，下落高度为h，则重力势能的减少量为mgh， 动能的增加量为 mv2，看它们在实验误差允许的范围内是否相等，若相等则验证了机械能守恒定律． 优选 * 2．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vt＝ 计算打第n个点瞬时速度的方法是：测出第n个点的相邻前后两段相等时间T内下落的距离xn和xn＋1，由公式vn＝ 或vn＝ 算出，如图实－2－1所示． 图实－2－1 优选 * 三、实验器材 实验器材：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。 打点计时器 纸带 重物 ？ 铁架台 优选 * 问题1 本实验要不要测量物体的质量？ mgh = mv 2 1 2 gh = v 2 1 2 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。 优选 * 问题2 纸带上的第一个点为计时起点0 （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）。 gh = v 2 1 2 1 2 x = gt2 = ×9.8×0.022m ≈2×10-3m = 2 mm 1 2 h 起始点 对于实际获得的纸带，如何判定纸带上的第一个点就是纸带刚开始下落时打下的呢？ 纸带上的头两个点间的距离应接近2mm。 优选 * 思考 可以回避起始点吗（即处理纸带时可以不用到起始点吗）? 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0 势能点，则有： EKA＋mgΔh＝EKB Δh A B 优选 * 问题3 如何测量物体的瞬时速度? 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。 优选 * 四、实验步骤 1．器材安装：如图实－2－2所示，将打点计时器固定在铁架台上，用导线将打点计时器与低压交流电源相连，此时电源开关应为断开状态． 图实－2－2 优选 * 2．打纸带：把纸带的一端用夹子固定在重物上，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手竖直提起纸带，使重物停靠在打点计时器下方附近，应先接通电源，待计时器打点稳定后再松开纸带，让重物自由下落，打点 计时器就在纸带上打出一系列的点．取下纸带，换上新的纸带重打几条(3条～5条)． 3．选纸带：分两种情况说明 (1)应选点迹清晰，且1、2两点间距离小于或接近2 mm 的纸带，若1、2两点间的距离大于2 mm，这是由于先释放纸带，后接通电源造成的．这样，第1个点就不是运动的起始点了，这样的纸带不能选． 优选 * (2)用 ＝mgΔh验证时，由于重力势能的相对性，处理纸带时，选择适当的点为基准点，这样纸带上打出的第1、2两点间的距离是否为2 mm就无关紧要了，所以只要后面的点迹清晰就可选用． 优选 * 4．求瞬时速度 在第一个打点上标出O，并从稍靠后的某一点开始， 依次标出1、2、3、4…并量出各点到位置O的距离h1、 h2、h3、h4….用公式vn＝ 计算出各点对 应的瞬时速度v1、v2、v3、v4 …. 优选 * 5．守恒验证 方法一：利用起始点和第n点计算．代入ghn和如果在实验误差允许的范围内，ghn＝ 则说明机械能守恒定律是正确的． 方法二：任取两点计算 (1)任取两点A、B测出hAB，算出ghAB. (2)算出 的值． (3)如果在实验误差允许的范围内，ghAB＝ 则说明机械能守恒定律是正确的． 优选 * 方法三：图象法．从纸带上选取多个点，测量从第一点到其余各点的下落高度h，并计算各点速度的平方v2，然后以 v2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出 v2－h图线．若在误差允许的范围内图象是一条过原点且斜率为g的直线，则验证了机械能守恒定律． 优选 * 0 h v 2 1 2 图象法处理数据 gh = v 2 1 2 该图象的斜率表示什么？ 为什么图象通过原点？ 优选 * 五、误差分析 1．本实验中因重物和纸带在下