第8节机械能守恒定律

2008-2009学年下期高一物理学案制作人：吴建平编号:007第七章第九节验证机械能守恒定律学案制作日期：6/11/2009I班级＿＿＿＿＿＿＿＿＿小组＿＿＿＿＿＿＿＿＿编号＿＿＿＿＿＿＿＿第九节实验：验证机械能守恒定律一．学习目标：（1）理解实验的设计思路，明确实验中需要直接测量的物理量。（2）知道实验中选取测量点的有关要求，会根据实验中打出的纸带测量物体下落的距离，掌握测量物体下落瞬时速度的方法。（3）能正确进行实验操作，能从对实验数据的分析中得到实验结论。（4）能定性的分析产生实验误差的原因，并采取相应的措施减小实验误差。二，学习重难点:重点：实验的原理、方法和步骤。难点：实验数据的处理和误差分析。三．自主学习1.实验目的和实验器材（1）实验目的是：研究物体自由下落过程中＿＿＿＿＿＿＿的变化，从而验证＿＿＿＿＿＿＿。（2）试验所需要的器材有：铁架台，铁夹，打点计时器，夹子，复写纸，刻度尺，＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿。2.实验原理1.借助打点计时器打出的纸带，测出物体自由下落的高度h和该时刻的速度v，以纸带上第n个点为例，如图所示的纸带，打出第n个计数点的瞬时速度等于以该时刻为中间时刻的某一段时间内的平均速度。即ThhTxxvnnnnn221112.设物体下落的高度为h是的速度为v，则物体的重力势能减少量为mgh，动能增加量为221mv，如果mgh=221mv，即221mvgh，就验证了机械能守恒定律。3.实验步骤（1）安装置：按图所示将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上，接好电路。2008-2009学年下期高一物理学案制作人：吴建平编号:007第七章第九节验证机械能守恒定律学案制作日期：6/11/2009II（2）打纸带：将纸带的一端用夹子固定在重物上，另一端穿过＿＿＿＿＿＿＿的限位孔，用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方，先接通电源，后松开纸带，让重物带着纸带＿＿＿＿＿＿＿。更换纸带重复做3-5次。（3）选纸带：在打好点的纸带中挑选点击清晰且打点成一条直线的一条纸带。（4）数据处理：在起始点标上0，在以后个点依次标上1、2、3.。。。。。用＿＿＿＿＿＿＿测出对应下落高度h1,h2,h3……利用公式Vn=＿＿＿＿＿＿＿计算出1点，2点，3点……的瞬时速度V1，V2，V3……（5）验证方法一：利用起始点和第n点计算，代入ngh和221nv，如果在实验误差允许的条件下，221nnvgh，则机械能守恒是正确的。方法二：任取两点计算①任取两点A.B测出ABh，算出ABgh。②算出222121ABvv的值。③看在实验误差允许的条件下，ABgh=222121ABvv，则机械能守恒是正确的。方法三：图像法，从纸带上选取多个点，测出从第一个点到其余各点的下落高度h,并计算各点速度的平方2v，然后以221v为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘制图像，若在实验误差允许的范围内图像是一条过原点且斜率为＿＿＿＿＿＿的直线，则验证了机械能守恒。4.数据处理与结果分析（1）选纸带：选取点迹清晰，分布规则，最初两个点间距接近＿＿＿＿＿＿的纸带。（2）测选定点的瞬时速度，做匀变速直线运动的纸带上打某点的瞬时速度等于＿＿＿＿＿＿。（3）测定重物下落的高度：在纸带上所选定的两点所对应的物体下落的高度等于＿＿＿2008-2009学年下期高一物理学案制作人：吴建平编号:007第七章第九节验证机械能守恒定律学案制作日期：6/11/2009III＿＿＿。（4）比较KE与Ep在实验误差允许范围内是否相等。5.实验注意事项（1）安装打点计时器时，必须使两个限位孔的中线严格竖直，以减少摩擦阻力。（2）应选用＿＿＿＿＿＿的重物，增大重力可以使阻力的影响相对较小，增大密度可以减少体积，使空气阻力减小。（3）选用纸带时应该尽量挑选点迹清晰，且第一个和第二个点间距接近＿＿＿＿＿＿的纸带。（4）实验时必须保持提起的纸带竖直，手不动，待＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿再松开纸带，以保证第一个点清晰。（5）实验中＿＿＿＿＿＿测量重物的质量m。（6）速度＿＿＿＿＿＿用gtv或ghv2计算，而应该＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。四．课堂练兵1.在利用重物做自由落体验证机械能守恒定律的实验中，下列说法正确的是（）A．选重锤时重一些比轻一些好B．选重锤时体积大一些比小一些好C．实验时要用秒表计时，以便计算速度D．打点计时器选用电磁打点计时器比电火花打点计时器要好2.在做验证机械能守恒的实验时，下列物理量中需要用工具直接测量的有（）A．重锤的重量B．重力加速度C．重锤下落的高度D．重锤的速度3.在做验证机械能守恒的实验时，发现重锤减少的重力势能总是大于重锤增加的动能，造成这种现象的原因是（）A．选用的重锤质量过大B．选用的重锤质量过小C．空气对重锤有阻力和打点计时器对纸带有阻力D．实验时操作不过细，实验数据测量不准确2008-2009学年下期高一物理学案制作人：吴建平编号:007第七章第九节验证机械能守恒定律学案制作日期：6/11/2009IV4.在“验证机械能守恒的实验中”：（1）从下列器材中选出实验所必需的，其编号为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。A.打点计时器B.重物C。天平D。毫米刻度尺E。秒表F。运动小车（2）打点计时器的安装放置要求为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，开始打点计时的时候，应先＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，然后＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。（3）实验中产生系统误差的主要原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，使重物获得的动能往往＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，为减少误差，悬挂在纸带下的重物应选择＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。（4）如果选择以221v为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的图线是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，该线的斜率等于＿＿＿＿＿。5.在验证机械能守恒的实验中，打点计时器所用的电源的频率是50ZH，当地的重力加速度为9.08m/2s,测得所用重物的质量为1.00kg，甲乙丙三位同学分别用同一装置打出三条纸带，量出个纸带上第一、第二两点间的距离分别为0.18cm,0.19cm,0.25cm,可以肯定其中一位的操作是错误的，有错误的操作是＿＿＿＿＿。若按实验要求正确的选取纸带进行测量，量的连续的三点A,B.C到第一个点的距离如图，那么：（1）纸带的＿＿＿＿＿端与重物相连。（2）打点计时器打下B点是，物体的速度bv＿＿＿＿＿.（3）从打点O到打点B的过程中重力势能的减少量Ep＿＿＿＿＿，此过程中物体动能的增量Ek＿＿＿＿＿。（4）通过计算，数值上Ep＿＿＿＿＿Ek，这是因为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。（5）实验的结论是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。