高中物理 第七章 機(jī)械能守恒定律 第九節(jié) 實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律課件 新人教版必修2.ppt

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第九節(jié)實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 第七章機(jī)械能守恒定律 一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康睦米杂陕潴w運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 甲 乙 三 實(shí)驗(yàn)器材鐵架臺(tái) 帶鐵夾 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 重物 帶紙帶夾子 紙帶 復(fù)寫(xiě)紙 導(dǎo)線 毫米刻度尺 學(xué)生電源 四 實(shí)驗(yàn)步驟1 安裝置 將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上 用導(dǎo)線將打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔 用手提著紙帶使重物?？吭诖螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器附近 接通電源 待打點(diǎn)穩(wěn)定后松開(kāi)紙帶 讓重物自由下落 重復(fù)幾次 打下3 5條紙帶 3 選紙帶 選取點(diǎn)跡較為清晰且有兩點(diǎn)間的距離約為2mm的紙帶 把紙帶上打出的兩點(diǎn)間的距離為2mm的第一個(gè)點(diǎn)作為起始點(diǎn) 記作O 在距離O點(diǎn)較遠(yuǎn)處再依次選出計(jì)數(shù)點(diǎn)1 2 3 4 測(cè)距離 用刻度尺測(cè)出O點(diǎn)到點(diǎn)1 2 3 的距離 即為對(duì)應(yīng)下落的高度h1 h2 h3 六 誤差分析1 偶然誤差 測(cè)量相關(guān)長(zhǎng)度時(shí)帶來(lái)的 減小的方法是多測(cè)幾次取平均值 2 系統(tǒng)誤差 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要克服阻力 主要是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的阻力 做功 故動(dòng)能的增加量 Ek必定稍小于勢(shì)能的減少量 Ep 再者 交流電的頻率f不是50Hz也會(huì)帶來(lái)系統(tǒng)誤差 若f 50Hz 由于速度值仍按頻率為50Hz計(jì)算 頻率的計(jì)算值比實(shí)際值偏小 周期值偏大 算得的速度值偏小 動(dòng)能值也就偏小 使Ek Ep的誤差進(jìn)一步加大 根據(jù)同樣的道理 若f 50Hz 則可能出現(xiàn)Ek Ep的結(jié)果 七 注意事項(xiàng)1 安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí) 必須使兩個(gè)限位孔的中線嚴(yán)格豎直 以減小摩擦阻力 2 應(yīng)選用質(zhì)量和密度較大的重物 增大重力可使阻力的影響相對(duì)減小 增大密度可以減小體積 可使空氣阻力減小 3 實(shí)驗(yàn)時(shí) 應(yīng)先接通電源 讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作正常后再松開(kāi)紙帶讓重物下落 4 本實(shí)驗(yàn)中的三種驗(yàn)證方法中 均不需要測(cè)重物的質(zhì)量m 用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 實(shí)驗(yàn)所用的電源為學(xué)生電源 輸出電壓為6V的交流電和直流電兩種 重物從高處由靜止開(kāi)始落下 重物上拖著的紙帶通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出一系列的點(diǎn) 對(duì)紙帶上的點(diǎn)的痕跡進(jìn)行測(cè)量 即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 下面列舉了該實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟 對(duì)實(shí)驗(yàn)操作的考查 A 按照?qǐng)D示的裝置安裝器件 B 將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的直流輸出端上 C 用天平測(cè)量出重物的質(zhì)量 D 釋放紙帶 同時(shí)接通電源開(kāi)關(guān)打出一條紙帶 E 測(cè)量打出的紙帶上某些點(diǎn)之間的距離 F 根據(jù)測(cè)量的結(jié)果計(jì)算重物下落過(guò)程中減少的重力勢(shì)能是否等于重物增加的動(dòng)能 指出其中沒(méi)有必要進(jìn)行或者操作不恰當(dāng)?shù)牟襟E 并說(shuō)明原因 解析 本題是對(duì)實(shí)驗(yàn)操作步驟的考查 仔細(xì)分析可知 步驟B是錯(cuò)誤的 應(yīng)該接到電源的交流輸出端 步驟D是錯(cuò)誤的 應(yīng)該先接通電源 待打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放紙帶 步驟C沒(méi)必要 根據(jù)測(cè)量原理 重物的動(dòng)能和勢(shì)能中都包含了質(zhì)量m 可以約去 答案 見(jiàn)解析 某同學(xué)用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz 當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮間 9 80m s2 實(shí)驗(yàn)中該同學(xué)得到的一條點(diǎn)跡清晰的完整紙帶如圖乙所示 紙帶上的第一個(gè)點(diǎn)記為O 另選連續(xù)的三個(gè)點(diǎn)A B C進(jìn)行測(cè)量 圖中給出了這三個(gè)點(diǎn)到O點(diǎn)的距離hA hB和hC的值 回答下列問(wèn)題 計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析與處理 1 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打B點(diǎn)時(shí) 重物速度的大小vB m s 2 通過(guò)分析該同學(xué)測(cè)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 他的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律 簡(jiǎn)要說(shuō)明分析的依據(jù) 答案 1 3 90 2 見(jiàn)解析 范例 利用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖所示 1 實(shí)驗(yàn)步驟 將氣墊導(dǎo)軌放在水平桌面上 桌面高度不低于1m 將導(dǎo)軌調(diào)至水平 用游標(biāo)卡尺測(cè)出擋光條的寬度l 9 30mm 由導(dǎo)軌標(biāo)尺讀出兩光電門(mén)中心間的距離s cm 將滑塊移至光電門(mén)1左側(cè)某處 待砝碼靜止時(shí) 釋放滑塊 要求砝碼落地前擋光條已通過(guò)光電門(mén)2 從數(shù)字計(jì)時(shí)器 圖中未畫(huà)出 上分別讀出擋光條通過(guò)光電門(mén)1和光電門(mén)2所用的時(shí)間 t1和 t2 用天平稱(chēng)出滑塊和擋光條的總質(zhì)量M 再稱(chēng)出托盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量m 2 用表示直接測(cè)量量的字母寫(xiě)出下列物理量的表達(dá)式 滑塊通過(guò)光電門(mén)1和光電門(mén)2時(shí) 瞬時(shí)速度分別為v1 和v2 當(dāng)滑塊通過(guò)光電門(mén)1和光電門(mén)2時(shí) 系統(tǒng) 包括滑塊 擋光條 托盤(pán)和砝碼 的總動(dòng)能分別為Ek1 和Ek2 在滑塊從光電門(mén)1運(yùn)動(dòng)到光電門(mén)2的過(guò)程中 系統(tǒng)重力勢(shì)能的減少量 Ep 重力加速度為g 3 如果 Ep 則可認(rèn)為驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律 名師點(diǎn)評(píng) 本實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證多物體系統(tǒng)的機(jī)械能守恒 采用了氣墊導(dǎo)軌 減小了摩擦阻力 提高了實(shí)驗(yàn)精度