物理：7.9《实验：验证机械能守恒定律》[1]

9实验：验证机械能守恒定律1、什么叫机械能守恒？2、机械能守恒的条件是什么？3、自由落体运动的物体，机械能守恒吗？质量为m的物体从O点自由下落，以地面为零参考面，经过A、B两点的速度分别为VA和VB，A、B两点距地面的高度分别为hA、hB。4、如何推导机械能守恒的表达式？本实验借助验证机械能守恒定律自由落体运动2A2B2121mvmvmgΔh-=要证明上式是否成立，需要测量哪些物理量？如何测量这些物理量？测量这些物理量，需要哪些器材？重物、打点计时器、纸带、交流电源、铁架台、夹子、天平、毫米刻度尺1、选择重物时，选轻一点的好还是重一点的好？为什么？我们要求重物作自由落体运动，而阻力是不可避免地存在的，为了减少阻力对实验的影响，应采用密度较大的重物。2、安装打点计时器时，应注意什么问题？计时器平面与纸带限位孔调整在竖直方向，计时器要稳定在铁架台上，并将计时器伸出桌外。3、这样做的目的是什么?减小纸带与限位孔的摩擦带来的实验误差；保证重物有足够的下落空间，以便在纸带上能够打出较多的点，有利于进行计算。4、实验时，接通电源和释放纸带的顺序怎样？先通电源，再释放纸带5、释放纸带时应注意什么问题？释放重物前，重物应靠近打点计时器，以便能打出较多的点。拉稳纸带的上端，确保重物由静止释放。按如下实验步骤进行实验①用天平测量重物的质量②按照课本所示装置安装打点计时器③将纸带穿过计时器，下端与重物相连④接通电源，待计时器工作稳定后释放纸带⑤及时切断电源，取下纸带，标上纸带号⑥更换纸带，重复以上步骤⑦整理器材，使器材复位讨论：如何选取纸带上的两点作为我们研究过程的起点和终点？终点可选择倒数第一个点或倒数第二个点，从这一个点向前数4～6个点当起点，可以减小这两个点的瞬时速度以及两点之间距离（高度h）测量的误差。7113我们可以选取7、13两点，比较它们的机械能E7和E13,以点13为0势能参考点，则有：EK7＋mgh＝EK1321mgh2mv=验证：计时器打下的第一个点作为起始点，适当大距离后选一个点作终点Vh注意：必须保证纸带上的第一个点迹清晰，且是放手时打下的第一个点。MkgΔhmVAm/sVBm/s势能减少量mgΔh(J)动能增加量ΔEK(J)1234通过本实验，我们可以得到的结论是：因重物下落中要克服阻力做功，实验的动能增加量必定稍小于重力势能减少量计算物体的速度，可有三种方法12nnvgh=、2nnvgt=、1132nnnhhvT--=、第1种方法是根据机械能守恒定律得到的，而我们的目的就是验证机械能守恒定律，所以不能用第2种方法认为加速度为g，由于各种摩擦阻力不可避免，所以实际加速度必将小于g，这样将得到机械能增加的结论，有阻力作用机械能应该是减少的，故这种方法也不能用例1.“验证牛顿第二定律”及“验证机械能守恒定律”这两个实验，它们的共同之处是()A．都要用打点计时器B．都要用天平测质量C．都要用刻度尺测位移D．都要计算瞬时速度AC练习1.在《验证机械能守恒定律》的实验中，需直接测量的物理量是()A．重物的质量B．重力加速度C．重物下落的高度D．与下落高度对应的重物的瞬时速度C例2.在《验证机械能守恒定律》的实验中，下列操作正确的是()A．先释放重物，后接通电源B．用秒表测量重物下落的时间C．打完一条纸带后，立即切断电源D．每打完一条纸带，活动复写纸位置CD练习2.在验证机械能守恒定律的实验中要用到的器材和测量仪器有________．A．打点计时器B．低压交流电源C．秒表D．重锤E．铁架台和复夹F．纸带G．刻度尺H．天平ABDEFG例3.在下面两个力学实验中A．验证牛顿第二定律B．验证机械能守恒定律(1)实验中要使用打点计时器的有_____________．(2)实验中要求物体通过某点即时速度的有_____________．(3)实验中必须用天平测物体质量的有_____________．(4)实验中要用刻度尺量长度的有_____________．(5)实验中需要平衡摩擦力的有_______________．ABBAABA练习3.在“验证机械能守恒定律”的实验中：(1)现有器材是：打点计时器；低压电源；纸带；带夹子的重物；刻度尺；天平；导线；铁架台。其中该实验不需要的器材是______。(2)实验中，要从几条打上点的纸带中挑选第一、二两点间的距离接近_____mm并且点迹清晰的纸带进行测量。(3)某学生在实验中器材安装正确，操作规范，所用交流电的频率为50Hz，但验证结果是重物增加的动能稍小于它减少的重力势能，其主要原因是_______________________________________。天平h=gt2/2=10×0.022/2=0.002m=2mm纸带受到的摩擦和空气阻力做负功例4．某学生在验证机械能守恒定律的实验中有如下操作步骤，试按合理的顺序步骤序号填在下面的线上：____________________________________．A．断开电源，取下纸带，选出前两个点间距离接近2mm的纸带；B．把纸带固定在重锤上；C．将纸带穿过打点计时器，并把纸带上提使重锤停在靠近打点计时器的地方；D．把打点计时器固定在放于桌边的铁架台上，并与低压交流电源相连接；E．接通电源，同时释放纸带；F．求出重锤重力势能的减少量△EP和动能的增加量△EK，比较△EP和△EK得出实验结论；G．用刻度尺量出所选取的计数点到打下的第一个点0之间的距离．DBCEAGF练习4．在验证机械能守恒定律的实验中：A．带重锤的纸带穿过打点计时器，用手将纸带竖直提起B．用天平测出重锤的质量C．把打点计时器竖直固定在铁架台上D．把打点计时器接上低压交流电源E．松开纸带，使重锤自由下落F．闭合电键G．重做几次，选出第一、二点间距离接近2mm，点子清晰的纸带H．在纸带上，记下第一个点的位置0，并在纸带上依次选取几个点标出0、1、2、3……I．计算出与各点对应的速度V1、V2……和测出各点到0点的距离h1、h2……把数据填入表格J．算出重物运动到点1、2、3……时减少的重力势能以及增加的动能，进行验证．在上述步骤中不必要的是____________________．将必要的步骤前面的字母按合理的顺序排列出来，______________________________________．C、D、A、F、E、G、H、I、JB