2022年验证机械能守恒定律学案 .pdf
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1、实验:验证机械能守恒定律【实验目的】 验证机械能恒定律守恒【实验原理】 只有重力做功的自由落体运动遵守机械能守恒定律,即重力势能的减少量等于动能的增加量。若某一时刻物体下落的瞬时速度为v,下落高度为h,利用打点计时器在纸带上记录下物体自由下落的高度,得到重物下落过程中势能的变化;再从纸带上计算出该点的瞬时速度,得到重物动能的变化,从而验证物体重力势能的减少量与物体动能的增加量是否相等,若有,就验证了机械能守恒定律。【实验器材】 铁架台(带铁夹) 、电磁打点计时器(或电火花打点计时器)、纸带、复写纸、低压交流电源、重物(附纸带夹子 )、刻度尺、导线。【实验步骤】1把打点计时器固定在置于桌边的铁架
2、台上,将打点计时器与电源连接好。2将纸带穿过打点计时器的限位孔,并把纸带的一端固定在重锤上,使重锤停靠在打点计时器附近。3先接通电源,后松手让重锤带着纸带自由下落。4重复几次,得到35 条纸带。5从几条打下点的纸带中挑选第一、二两点间距离接近2mm 且点迹清晰的纸带进行测量, 在起始点标上O, 再选 5 个连续的点依次标上1、 2、 3, ,用刻度尺依次测出下落高度, 。6 应用公式, 计算出各点对应的瞬时速度, 。7计算各点对应的势能减少量,以及动能的增量,并进行比较。【实验误差及注意事项】(1)安装打点计时器时,必须使两纸带限位孔在同一竖直线上,以减小摩擦阻力。(2)应选用质量和密度较大的
3、重物,可使摩擦阻力,空气阻力相对减小。(3)实验时 , 必须先接通电源, 让打点计时器工作正常后才能松开纸带让重锤下落(4)本实验因不需要知道重物动能的具体数值, 故不需要测出重物的质量m. (5)实际上重物和纸带下落过程中要克服阻力( 主要是打点计时器的阻力) 做功 , 所以动能的增加量 EK必定稍小于势能的减少量EP(电源频率为50Hz) 。 (6) 由于测量长度会造成误差,属偶然误差, 减少办法一是测距离都应从起点0 量起,下落高度 h 适当大些 ( 过小, h 不易测准确;过大,阻力影响造成的误差大) ,二是多测几次取平均值。【实验疑问】1. 如何进行速度的测量?因物体做的是匀变速直线
4、运动,所以有中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度,如计算打第n 个点瞬时速度, 可测出第 n 个点的相邻前后两段相等时间T内下落的距离和名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页,共 4 页 - - - - - - - - - ,由公式或算出,如图所示:2. 为何选用点迹清晰且第1、 2 两点间距为2mm 的纸带?实验最理想的情况是在振针刚好打在纸带上的一瞬间释放纸带,纸带上的头两点的间隔就是自由落体在第一个0.02 s 内下落的位移,即3. 计算结果:动能增量小于重
5、力势能的减少量。原因是在实验过程中纸带受到打点计时器的摩擦及空气阻力等原因。【巩固练习】1、在 “ 验证机械能守恒定律” 的实验中 ,下列物理量中要用工具测量的有_,通过计算得到的有 _. A.重物的质量B. 重力加速度C. 重物下落的高度D. 与重物下落高度对应的重物瞬时速度2用自由落体法验证机械能守恒定律,下面哪些测量工具是必需的( ) A. 天平B. 弹簧测力计C. 刻度尺D. 秒表3、在验证机械能守恒定律的实验中,由于打点计时器两限位孔不在同一竖直线上,使纸带通过时受到较大阻力,则结果( ) A. mgh1/2mv2B. mgh1/2mv2C. mgh=1/2mv2D. 以上都不可能4
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