驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)總結(jié)

1、驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)會(huì)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)方法和技能2. 實(shí)驗(yàn)原理在物體自由下落的過(guò)程中， 只有重力對(duì)物體做功， 遵守機(jī)械能守恒定律，即重力勢(shì)能的減少量等于動(dòng)能的增加量。在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)驗(yàn)證mgh1mv2 （必須初速度為零）或 mgh1mv22 1mv12（ v1 0）222和 s，由公式測(cè)定第 n 點(diǎn)的瞬時(shí)速度的方法是：測(cè)出第n 點(diǎn)的相鄰前、后兩段相等時(shí)間T 內(nèi)下落的距離 snn+1vn=snsn 1，或由 vn=dn 1dn1算出，如圖所示。 ( 注意單位用國(guó)際單位，看清計(jì)數(shù)點(diǎn)還是計(jì)時(shí)點(diǎn)，注意有無(wú)2T2T有效數(shù)字的要求)OSnNSn+13實(shí)驗(yàn)器材鐵架臺(tái) ( 帶

2、鐵夾 ) 、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、重錘( 帶紙帶夾子 ) 、紙帶、復(fù)寫(xiě)紙片、直尺、導(dǎo)線、低壓交流電源dn-14. 實(shí)驗(yàn)步驟dn+1（ 1）按右上圖裝置把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在支架上，并將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在4 6V的交流電源上 . （如果用 電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電壓：220v 交流電）（ 2）將大約 0.5 m 長(zhǎng)的紙帶用小夾子固定在重錘上后穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，用手豎直提起紙帶使重錘?？吭诖螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器附近（ 3）先接通電源，再松開(kāi)紙帶，讓重物自由下落，計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列的點(diǎn).（ 4）換上新的紙帶，重做幾次上面的實(shí)驗(yàn).5注意事項(xiàng)(1) 安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，必須使兩紙帶限位孔在同一豎直線上，以減小摩擦阻力(2) 實(shí)驗(yàn)時(shí)

3、，必須保持提起的紙帶豎直，手不動(dòng)，待接通電源：讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作穩(wěn)定后再松開(kāi)紙帶，以保證第一點(diǎn)是一個(gè)清晰的點(diǎn)(3) 測(cè)量高度 h 時(shí)，應(yīng)從起始點(diǎn)算起，為減小h 的相對(duì)誤差，選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)要離起始點(diǎn)遠(yuǎn)些，紙帶不宜過(guò)長(zhǎng)，有效長(zhǎng)度可60 80 cm 2(4)因?yàn)槭峭ㄟ^(guò)比較mv /2 和 mgh是否相等驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒，故不需要測(cè)量重錘的質(zhì)量如果實(shí)驗(yàn)要求計(jì)算勢(shì)能和動(dòng)能的具體數(shù)據(jù)，那就必須要知道物體的質(zhì)量。（ 5）本實(shí)驗(yàn)中因重物和紙帶在下落的過(guò)程中要克服阻力做功，故動(dòng)能的增加量Ek 一定略小于重力勢(shì)能的減少量，這是不可避免的，屬于系統(tǒng)誤差.（ 6）不用測(cè)量 g, 直接用 g=9.8m/s 2（ 7）我們要

4、求重物作自由落體運(yùn)動(dòng)，而阻力是不可避免地存在的，為了減少阻力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，應(yīng)采用密度較大的重物。（ 8）選計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離要盡可能拉得開(kāi)些，使求得的速度誤差小些。6 數(shù)據(jù)處理在已經(jīng)打好的紙帶中挑選點(diǎn)跡清晰的一條紙帶，在起始點(diǎn)標(biāo)上O，以后各點(diǎn)依次標(biāo)上 1, 2, 3, 用刻度尺測(cè)出對(duì)應(yīng)下落高度h1 、 h2、 h3 ，計(jì)算各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度v1 、 v2 、 v3 ，然后計(jì)算各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的勢(shì)能減少量 mgh n 和動(dòng)能增量2進(jìn)行比較 計(jì)算時(shí)不需要測(cè)量出重錘質(zhì)量mmvn /21 / 3這個(gè)實(shí)驗(yàn)也可以用紙帶上任意兩點(diǎn)，第 N點(diǎn)和第 N+M點(diǎn)，計(jì)算打 N 點(diǎn)和+ 點(diǎn)的瞬時(shí)速度V1、 V2，量出

5、第 NN M點(diǎn)和第 N+M點(diǎn)的距離h，重力勢(shì)能減少量 mgh 和動(dòng)能增量 1 mv 221 mv12 進(jìn)行比較227 誤差分析本實(shí)驗(yàn)把重錘帶動(dòng)紙帶的下落作為自由落體運(yùn)動(dòng)處理，實(shí)際上由于存在摩擦阻力一定會(huì)使結(jié)果出現(xiàn)偏差 因?yàn)閷?shí)際計(jì)算出來(lái)的速度v n 應(yīng)小于無(wú)其他阻力時(shí)對(duì)應(yīng)于該點(diǎn)的速度，也就是說(shuō)最終結(jié)果應(yīng)當(dāng)出現(xiàn)動(dòng)能增量n2 /2略小于重力勢(shì)能減小量mghnmv在計(jì)算任意一點(diǎn)的瞬時(shí)速度vn 時(shí)，采用的方法是vnsn sn 1 或 vnhn 1hn 1的方法，而沒(méi)有用vn=n gt 的方法2T2T計(jì)算，也是出此考慮，如果用vn= 計(jì)算第 n 點(diǎn)速度，實(shí)際上是用理論的g值代替了實(shí)際上的加速度a,且n g

6、ta g，則 vn 結(jié)果將會(huì)偏大，再者做這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)是先接通電源，再放手，可能造成紙帶上記錄的最初兩點(diǎn)之間的時(shí)間間隔小于 002 s 用 v=n gt 計(jì)算時(shí)仍按002 s 計(jì)算，也會(huì)使v值偏大，無(wú)論怎樣，使用v =n gt計(jì)nnn算瞬時(shí)速度都將使動(dòng)能增量的計(jì)算值偏大典型例題例 1“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)可以采用如圖所示的甲或乙方案來(lái)進(jìn)行(1) 比較這兩種方案， _( 選填“甲”或“乙” ) 方案好些，理由 _自由落體實(shí)驗(yàn)斜面小車(chē)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律(2) 如圖是該實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，測(cè)得每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖中所示，已知每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔T 0.1 s 物體

7、運(yùn)動(dòng)的加速度a _；該紙帶是采用 _( 選填“甲”或“乙” ) 實(shí)驗(yàn)方案得到的，簡(jiǎn)要寫(xiě)出判斷依據(jù)_(3)如圖是采用甲方案時(shí)得到的一條紙帶，在計(jì)算圖中N點(diǎn)速度時(shí)，幾位同學(xué)分別用下列不同的方法進(jìn)行，其中正確的是() dx xdAv gnTBnn 1C v n1n1D v g( n 1)T v NN2TN2TN例 2：在用重錘下落來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒時(shí)，某同學(xué)按照正確的操作選得紙帶如圖所示 . 其中 O是起始點(diǎn)，A、B、C、D、E 是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連續(xù)打下的5 個(gè)點(diǎn)，打點(diǎn)頻率為50 Hz. 該同學(xué)用毫米刻度尺測(cè)量O到 A、B、C、D、E 各點(diǎn)的距離， 并記錄在圖中 （單位： cm）（ 1）這五個(gè)數(shù)據(jù)中不符合

8、有效數(shù)字讀數(shù)要求的是（填 A、 B、 C、 D 或 E）點(diǎn)讀數(shù) _.（ 2）紙帶連接重物（填左端或右端）（ 3）該同學(xué)用重錘在OC段的運(yùn)動(dòng)來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒，OC距離用 h 來(lái)表示，他用vC=2gh 計(jì)算與 C 點(diǎn)對(duì)應(yīng)的重2 / 3錘的瞬時(shí)速度，得到動(dòng)能的增加量，這種做法（填“對(duì)”或“不對(duì)”）_.（ 4）若 O點(diǎn)到某計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離用h 表示，重力加速度為 g，該點(diǎn)對(duì)應(yīng)重錘的瞬時(shí)速度為v，則實(shí)驗(yàn)中要驗(yàn)證的等式為 _.（ 5）若重錘質(zhì)量 m=2.00 10-1kg ，重力加速度 g=9.80 m/s2，由圖中給出的數(shù)據(jù)，可得出從O點(diǎn)到打下 D 點(diǎn)，重錘重力勢(shì)能的減少量為 _ J ，而動(dòng)能的增加量為_(kāi)

9、J （均保留三位有效數(shù)字） .(6) 兩者不完全相同的原因?qū)嶒?yàn)中需要的測(cè)量?jī)x器是（ 7）實(shí)驗(yàn)結(jié)論是（ 8）如果僅僅是驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒，實(shí)驗(yàn)中是否需要測(cè)出重物質(zhì)量?_；因?yàn)?_（ 9）根據(jù)紙帶所測(cè)量的數(shù)據(jù)，還可以求出物體實(shí)際下落的加速度為_(kāi) m/ s2，物體在從 A 到 B 下落的過(guò)程中所受到的平均阻力為 _ N( 計(jì)算結(jié)果都要保留 3 位有效數(shù)字 ) ，該阻力的來(lái)源主要有：_ ； _例 3 如圖所示，是用落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置。（ g 取 9.80m/s 2）某同學(xué)利用他自己實(shí)驗(yàn)時(shí)打出的紙帶，測(cè)量出了各計(jì)數(shù)點(diǎn)到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第一個(gè)點(diǎn)的距離h，算出了各計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度v，以 h 為橫軸，以1 v2 為縱軸畫(huà)出了如圖的圖線。圖線的斜率近似等于_。2A.19.6B.9.80C.4.90D.2.25圖線未過(guò)原點(diǎn)O的原因是 _ 。例 1 答案： (1) 甲 該方案摩擦阻力小，誤差小，操作方便(2)4.8 3 m/s 2乙因?yàn)槲矬w的加速度比g 小得多(3)BC例 2 答案（1）B（ 2） 左端 （3）不對(duì)正確計(jì)算公式 vc= vc(OD OB )f（ 4） ghv 22（ 5）0.380 ，0.376(6)2下落過(guò)程中 , 重物克服摩擦和空氣阻力做功, 部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；打點(diǎn)計(jì)時(shí)器, 刻度尺（ 7）在誤差允許范圍內(nèi)機(jī)械能守恒（ 8