浙江省2019年高考物理總復習 第11章 實驗 25.2 實驗（8）驗證機械能守恒定律課件.ppt

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1、實驗(8):驗證機械能守恒定律,一、實驗原理圖,二、基本實驗要求 1.實驗目的: 驗證機械能守恒定律 2.實驗原理: 讓物體自由下落,用刻度尺測出物體下落的高度hn,求出對應點的瞬時速度vn,比較重力勢能的減少量與動能的增加量,若二者相等,則機械能守恒。 3.實驗器材: 鐵架臺(帶鐵夾)、打點計時器、學生電源、導線、帶鐵夾的重錘、紙帶、刻度尺。,4.實驗步驟: (1)按實驗原理圖把打點計時器豎直固定在鐵架臺上,用導線把打點計時器與學生電源連接好。 (2)把紙帶的一端在重錘上用夾子固定好,另一端穿過打點計時器限位孔。 (3)用手提著紙帶,讓重物靠近打點計時器并處于靜止狀態(tài),然后接通電源,松開紙帶

2、,讓重物自由落下。重復幾次,得到35條打好點的紙帶。 (4)在打好點的紙帶中挑選出點跡清晰的紙帶進行測量,在起始點標上O,以后各點依次標上A、B、C、,用刻度尺測出對應下落高度h1、h2、h3、,如圖所示。,(5)應用公式vn= ,算出各點對應的即時速度v1、v2、v3、vn,填入記錄表中。 (6)計算各點對應的勢能減少量Ep和動能的增加量Ek,進行比較。,5.數(shù)據處理: (1)方案一:利用起始點和第n點計算。,(2)方案二:任取兩點計算。,若在實驗誤差允許的條件下二者相等,則機械能守恒定律是正確的。 (3)方案三:圖象法。 從紙帶上選取多個點,測量從第一點到其余各點的下落高度hn,并計算各點

3、速度的平方,然后以v2為縱軸,以h為橫軸,根據實驗數(shù)據繪出v2-h圖象,若在誤差允許的條件下,圖線是一條過原點的直線,則機械能守恒定律是正確的。,6.注意事項: (1)重物應選用質量大、體積小、密度大的材料。 (2)打點計時器安裝要穩(wěn)固,并使兩限位孔在同一豎直線上,以減少摩擦阻力。 (3)實驗中,手提著紙帶上端并保持紙帶豎直,減少紙帶與限位孔間的摩擦阻力。 (4)實驗中,需保持提紙帶的手不動并讓重物靠近打點計時器,待接通電源,讓打點計時器工作正常后再松開紙帶讓重物下落,以保證第一個點是一個清晰的點。 (5)因不需要知道動能和勢能的具體數(shù)值,因此不需要測出重物的質量m。 7.誤差分析: 實際上重

4、物和紙帶下落過程中要克服阻力做功,所以動能的增加量要小于勢能的減少量。,考點1,考點2,考點3,實驗原理和操作 典例4(1)在“驗證機械能守恒定律”的實驗中,某實驗小組分別設計了如圖甲、乙、丙所示的實驗裝置來驗證機械能守恒定律。,考點1,考點2,考點3,(1)經分析比較后,其中最理想的實驗裝置是(選填“甲”“乙”或“丙”)。 (2)某個小組的三位同學按照正確的操作選得紙帶如圖所示,其中O是起始點,A、B、C是打點計時器連續(xù)打下的3個點。該同學用毫米刻度尺測量O到A、B、C各點的距離,用重物在OB段的運動來驗證機械能守恒,已知當?shù)氐闹亓铀俣萭取9.80 m/s2,打點計時器所用電源頻率為f=5

5、0 Hz,設重物質量為1.00 kg。,考點1,考點2,考點3,甲同學發(fā)現(xiàn),圖中的B是除起始點外打點計時器打下的第n個點,因此他用vB=ngT(T是打點計時器的打點周期)計算B點對應時刻重物的速度,這樣得到的結果是重力勢能的減少量(選填“大于”“小于”或“等于”)動能的增加量。 乙同學認為,可以利用O點到B點的距離hB,計算B點對應時刻重物的速度vB= ,這樣得到的結果是重力勢能的減少量(選填“大于”“小于”或“等于”)動能的增加量。 丙同學用AC段的平均速度作為跟B點對應的重物瞬時速度,即用vB= 計算B點對應時刻重物的速度,這樣得到的結果是重力勢能的減少量(選填“大于”“小于”或“等于”)

6、動能的增加量。 你認為三位同學的數(shù)據處理方法中合理的是(選填“甲”“乙”或“丙”)。,答案,解析,考點1,考點2,考點3,實驗數(shù)據處理 典例5(20172018浙江稽陽聯(lián)考)在做“驗證機械能守恒定律”的實驗中,某實驗小組用天平稱量得到重錘質量m=0.3 kg,打點計時器工作頻率為50 Hz,他們在實驗中獲得一條紙帶如圖所示,A、B、C、D、E、F為依次打下的點,根據紙帶上的數(shù)據,可測得打下D點重錘的動能EkD= J。某同學計算發(fā)現(xiàn)A到D點重力勢能的減少量Ep小于D點時重錘的動能EkD,由此他得出結論:在重錘下落過程中,機械能不守恒。你認為他的觀點是否正確?。原因是。,答案,解析,考點1,考點2,考點3,實驗創(chuàng)新設計 典例6某同學利用豎直上拋小球的頻閃照片驗證機械能守恒定律。頻閃儀每隔0.05 s閃光一次,圖中所標數(shù)據為實際距離,該同學通過計算得到不同時刻的速度如下表(當?shù)刂亓铀俣热?.8 m/s2,小球質量m=0.2 kg,結果保留三位有效數(shù)字):,考點1,考點2,考點3,(1)由頻閃照片上的數(shù)據計算t5時刻小球的速度v5= m/s。 (2)從t2到t5時間內,重力勢能增加量Ep=J,動能減少量Ek=J。 (3)在誤差允許的范圍內,若Ep與Ek近似相等,從而驗證了機械能守恒定律。由上述計算得Ep(選填“”“”或“=”)Ek,造成這種結果的主要原因是。,答案,解析,