高中物理 7.9《實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》同步課件.ppt

9實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 一 實(shí)驗(yàn)步驟 安裝 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 接通電源 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停靠在打點(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 選紙帶 選取點(diǎn)跡清晰的且第1 2連續(xù)兩點(diǎn)間的距離約為2mm的紙帶 標(biāo)數(shù)字 在打出的紙帶上從打出的第1個(gè)點(diǎn)開始 依次標(biāo)上0 1 2 3 數(shù)據(jù)測(cè)量 測(cè)出0到點(diǎn)1 點(diǎn)2 點(diǎn)3 的距離 即為對(duì)應(yīng)的下落高度h1 h2 h3 三 注意事項(xiàng) 安裝電火花計(jì)時(shí)器時(shí) 應(yīng)使紙帶 限位孔在同一豎直線上 以減小摩擦阻力 實(shí)驗(yàn)時(shí) 應(yīng)保持提紙帶的手不動(dòng) 待接通電源 讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作后再松開紙帶讓重物下落 以保證打第一點(diǎn)時(shí)重物開始下落 選取紙帶時(shí) 本著點(diǎn)跡清晰且第一 二兩點(diǎn)間的距離接近2mm的原則 測(cè)下落高度時(shí) 應(yīng)從起點(diǎn)o算起 為減少測(cè)量h值的相對(duì)誤差 選取的各計(jì)數(shù)點(diǎn)要適當(dāng)離起點(diǎn)o遠(yuǎn)些 紙帶不宜過長(zhǎng) 約40cm即可 不需要測(cè)量重物的質(zhì)量 由于重物和紙帶在下落過程中要克服阻力 所以動(dòng)能的增加量 ek必定稍小于重力勢(shì)能的減少量 ep 四 誤差分析 本實(shí)驗(yàn)的誤差主要是由于紙帶測(cè)量產(chǎn)生的偶然誤差和重物和紙帶運(yùn)動(dòng)中空氣阻力和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器摩擦阻力引起的系統(tǒng)誤差 使動(dòng)能的增加量稍小于重力勢(shì)能的減少量 測(cè)量時(shí)采取多次測(cè)量求平均值的方法來減小偶然誤差 安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)使兩限位孔中線豎直 并且選擇質(zhì)量適當(dāng)大些 體積盡量小些的重物來減小系統(tǒng)誤差 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器周期變化帶來誤差 典例1 用如圖7 9 1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 重錘從高處由靜止開始落下 重錘上拖著的紙帶通過打點(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 實(shí)驗(yàn)原理及操作 圖7 9 1 1 下面列舉了該實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟 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)量出重錘的質(zhì)量 d 釋放懸掛紙帶的夾子 同時(shí)接通電源開關(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)算重錘下落過程中減少的重力勢(shì)能是否等于增加的動(dòng)能 指出其中沒有必要進(jìn)行或者操作不恰當(dāng)?shù)牟襟E 將其對(duì)應(yīng)的字母填在下面的橫線上 并說明原因 2 利用這個(gè)裝置也可以測(cè)量重錘下落的加速度a的數(shù)值 如圖7 9 2所示 根據(jù)打出的紙帶 選取紙帶上打出的連續(xù)五個(gè)點(diǎn)a b c d e 測(cè)出a點(diǎn)距起始點(diǎn)o的距離為s0 點(diǎn)a c間的距離為s1 點(diǎn)c e間的距離為s2 交流電源的頻率為f 則根據(jù)這些條件計(jì)算重錘下落的加速度a的表達(dá)式為 a 圖7 9 2 變式1 在做 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 的實(shí)驗(yàn)時(shí) 以下說法中正確是 a 選用重錘時(shí) 密度大體積小的比密度小體積大的好b 選用重錘時(shí) 密度小體積大的比密度大體積小的好c 選用的重錘一定要測(cè)其質(zhì)量d 重錘的質(zhì)量大小與實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確性無關(guān) 解析驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)中 由于重物要克服空氣阻力做功 從而產(chǎn)生系統(tǒng)誤差 選用密度大體積小的重錘能減小空氣阻力的影響 從而減小誤差 a正確 b d錯(cuò)誤 因驗(yàn)證量中都含有質(zhì)量 故不用測(cè)量重錘的質(zhì)量 c錯(cuò)誤 答案a 典例2 在 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 的實(shí)驗(yàn)中 所用電源的頻率為50hz 某同學(xué)選擇了一條理想的紙帶 用刻度尺測(cè)量時(shí)各點(diǎn)位置對(duì)應(yīng)刻度尺上的讀數(shù)如圖7 9 3所示 圖中o是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打的第一個(gè)點(diǎn) a b c d是間隔一段所取的點(diǎn) 圖中單位為厘米 根據(jù)實(shí)驗(yàn)并結(jié)合紙帶回答以下問題 g取9 8m s2 數(shù)據(jù)處理 圖7 9 3 1 現(xiàn)有器材是 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 低壓交流電源 紙帶 帶夾子的重物 刻度尺 天平 導(dǎo)線 鐵架臺(tái) 其中該實(shí)驗(yàn)不需要的器材是 2 實(shí)驗(yàn)時(shí) 釋放紙帶與接通電源的合理順序是 3 實(shí)驗(yàn)中 要從幾條打上點(diǎn)的紙帶中挑選第一 二兩點(diǎn)間的距離接近 mm并且點(diǎn)跡清晰的紙帶進(jìn)行測(cè)量 4 若重物的質(zhì)量為mkg 則重物下落到b點(diǎn)時(shí) 減少的重力勢(shì)能為 5 若重物的質(zhì)量為mkg 則重物下落到b點(diǎn)時(shí) 重物的動(dòng)能為 6 由紙帶計(jì)算重物下落的加速度為 注 4 5 6 三題小數(shù)點(diǎn)后面保留兩位小數(shù) 借題發(fā)揮在 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 的實(shí)驗(yàn)中 誤差的一部分來自于空氣阻力及紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔之間的摩擦 故重力勢(shì)能的減少應(yīng)等于動(dòng)能增加量和克服阻力做功之和