高中物理 79 實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律同步課件 新人教版必修2.ppt

第九節(jié)實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證機(jī)械能守恒定律 二 實(shí)驗(yàn)原理通過實(shí)驗(yàn) 求做自由落體運(yùn)動(dòng)物體的重力勢能的減少量和相應(yīng)過程動(dòng)能的增加量 若二者相等 說明機(jī)械能守恒 從而驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 三 實(shí)驗(yàn)器材打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及電源 紙帶 復(fù)寫紙 重物 刻度尺 帶有鐵夾的鐵架臺 導(dǎo)線 四 實(shí)驗(yàn)步驟1 安裝 將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺上 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)跡較為清晰的 挑選紙帶上第一個(gè)點(diǎn)及距離第一個(gè)點(diǎn)較遠(yuǎn)的點(diǎn) 并依次標(biāo)上0 1 2 3 4 數(shù)據(jù)測量 測出0到點(diǎn)1 點(diǎn)2 點(diǎn)3 的距離 即為對應(yīng)的下落高度h1 h2 h3 六 注意事項(xiàng)1 安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí) 必須使兩個(gè)限位孔在同一豎直線上 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)必須保持提起的紙帶豎直 手不動(dòng) 接通電源后 讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作穩(wěn)定后再松開紙帶 以保證第一點(diǎn)是一個(gè)清晰的點(diǎn) 七 誤差分析1 本實(shí)驗(yàn)的誤差主要來自于空氣阻力及紙帶和計(jì)時(shí)器限位孔之間的摩擦 故重力勢能的減少量應(yīng)等于動(dòng)能增加量和克服阻力做功之和 所以動(dòng)能的增加量應(yīng)略小于重力勢能的減少量 2 偶然誤差測量長度時(shí)會(huì)帶來誤差 減小誤差的辦法是 1 測距離時(shí)都應(yīng)從打第一個(gè)點(diǎn)o點(diǎn)量起 2 多測幾次取平均值 3 系統(tǒng)誤差實(shí)驗(yàn)中重物和紙帶下落過程中要克服阻力 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必定稍小于重力勢能的減少量 ep 在 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 的實(shí)驗(yàn)中 有下列a至f六個(gè)步驟 a 將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器豎直固定在鐵架臺上b 接通電源 再松開紙帶 讓重錘自由下落c 取下紙帶 更換紙帶 或?qū)⒓垘Х瓊€(gè)面 重新做實(shí)驗(yàn) 答案 1 adbcef 2 bcd 針對訓(xùn)練 1 關(guān)于驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)步驟有以下說法a 把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架上 并且用導(dǎo)線將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在低壓交流電源上b 將連有重物的紙帶穿過限位孔 用手提著紙帶 讓重物盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器c 松開紙帶 接通電源d 更換紙帶 重復(fù)幾次 選用點(diǎn)跡清晰且第1 2兩點(diǎn)間距為2mm的紙帶 e 用天平稱出物體的質(zhì)量 利用mgh mv2 2驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律在上述實(shí)驗(yàn)步驟中錯(cuò)誤的是 多余的是 答案 ce 在 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 的實(shí)驗(yàn)中 已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50hz 查得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭 9 80m s2 某同學(xué)選擇了一條理想的紙帶 用刻度尺測量時(shí)各計(jì)數(shù)點(diǎn)對應(yīng)刻度尺上的讀數(shù)如圖所示 圖中o點(diǎn)是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的第一個(gè)點(diǎn) a b c d分別是每打兩個(gè)點(diǎn)取出的計(jì)數(shù)點(diǎn) 根據(jù)以上數(shù)據(jù) 可知重物 質(zhì)量為m 由o點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)時(shí) 1 重力勢能的減少量為 2 動(dòng)能的增加量為 3 根據(jù)計(jì)算的數(shù)據(jù)可得出什么結(jié)論 產(chǎn)生誤差的主要原因是什么 3 從 1 2 中計(jì)算的數(shù)據(jù)得出在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)重物減少的重力勢能等于其動(dòng)能的增加 機(jī)械能守恒 重物減少的重力勢能略大于其增加的動(dòng)能 原因是重物在下落時(shí)要受到阻力作用 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對紙帶的摩擦力 空氣阻力 克服阻力做功 答案 1 1 911m 2 1 864m 3 見解析 題后總結(jié) 1 動(dòng)能增量略小于勢能減少量 屬于系統(tǒng)誤差 2 注意處理數(shù)據(jù)時(shí)的單位換算 針對訓(xùn)練 2 在 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 的實(shí)驗(yàn)中 已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50hz 取當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭 9 8m s2 測得所用的重物的質(zhì)量為1 00kg 實(shí)驗(yàn)中得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶 把第一個(gè)點(diǎn)記作o 另選連續(xù)的4個(gè)點(diǎn)a b c d作為測量的點(diǎn) 經(jīng)測量知道a b c d各點(diǎn)到o的距離分別為62 99cm 70 18cm 77 76cm 85 73cm 根據(jù)以上數(shù)據(jù) 可知重物由o點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn) 重力勢能的減少量等于 j 動(dòng)能的增加量等于 j 取3位有效數(shù)字 答案 7 627 56 1 在 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 的實(shí)驗(yàn)中 下列物理量中需要用工具直接測量的和通過計(jì)算得到的有 a 重錘的質(zhì)量b 重力加速度c 重錘下落的高度d 與重錘下落高度對應(yīng)的重錘瞬時(shí)速度 答案 cd 2 如圖所示是用自由落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí)得到的一條紙帶 我們選中n點(diǎn)來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 下面舉出一些計(jì)算打n點(diǎn)時(shí)紙帶下落速度的方法 其中正確的是 t是打點(diǎn)周期 答案 c 答案 a 4 用落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律中 1 從下列器材中選出實(shí)驗(yàn)所必需的 其編號為 a 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 包括紙帶 b 重錘c 天平d 毫米刻度尺e 秒表f 運(yùn)動(dòng)小車 2 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的安裝放置要求為 開始打點(diǎn)計(jì)時(shí)的時(shí)候 應(yīng)先 然后 答案 1 abd 2 使兩個(gè)限位孔的中線嚴(yán)格豎直先接通電源釋放紙帶 3 點(diǎn)跡清晰點(diǎn)間距合適 4 紙帶通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)的阻力和重錘所受的空氣阻力小于它所減少的重力勢能應(yīng)選體積小 密度大的重錘 5 一條過原點(diǎn)的傾斜直線重力加速度 5 某個(gè)小組的三位同學(xué)按照正確的操作選得紙帶如圖 其中o是起始點(diǎn) a b c是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連續(xù)打下的3個(gè)點(diǎn) 該同學(xué)用毫米刻度尺測量o到a b c各點(diǎn)的距離 用重錘在ob段的運(yùn)動(dòng)來驗(yàn)證機(jī)械能守恒 已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭 9 80m s2 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源頻率為f 50hz 設(shè)重錘質(zhì)量為1 00kg 3 丙同學(xué)用ac段的平均速度作為跟b點(diǎn)對應(yīng)的重錘的瞬時(shí)速度 若ha 9 51cm hb 12 42cm hc 15 70cm 則丙同學(xué)算得該段重錘重力勢能的減少量為 j 計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字 下同 而動(dòng)能的增加量為 j 這樣得到的結(jié)果是重力勢能的減少量 動(dòng)能的增加量 選填 大于 小于 或 等于 4 若你是指導(dǎo)老師 你認(rèn)為三個(gè)同學(xué)的數(shù)據(jù)處理方法中較合理的是 選填 甲 乙 或 丙 此空為不定項(xiàng)選擇 解析 甲同學(xué)用vb ngt求得的速度vb為理論值 但由于實(shí)驗(yàn)中存在阻力 重錘實(shí)際下落的高度比理論上在nt時(shí)間內(nèi)下落的小 故造成重力勢能的減少小于動(dòng)能的增加 乙同學(xué)用機(jī)械能守恒規(guī)律驗(yàn)證機(jī)械能守恒 故得到的重力勢能的減少等于動(dòng)能的增加 答案 1 小于 2 等于 3 1 221 20大于 4 丙 6 在 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 的實(shí)驗(yàn)中 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源頻率為50hz 當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊闹禐? 80m s2 測得所用重物的質(zhì)量為1 00kg 若按實(shí)驗(yàn)要求正確地選出紙帶進(jìn)行測量 量得連續(xù)三點(diǎn)a b c到第一個(gè)點(diǎn)的距離如圖所示 相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔為0 02s 那么 1 紙帶的 端與重物相連 2 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下計(jì)數(shù)點(diǎn)b時(shí) 重物的速度vb