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9实验：验证机械能守恒定律1、利用自由落体运动验证机械能守恒定律.2、知道实验的原理、方法、过程.3、对实验结果的讨论及误差分析.学习目标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？4、机械能守恒定律的表达式是怎样的？本实验借助自由落体运动验证机械能守恒定律2A2B2121mvmvmgΔh-=要验证上式是否成立，需要测量哪些物理量？如何测量这些物理量？212mvmgh=01234由静止释放，则测量这些物理量，需要哪些器材？重物、打点计时器、纸带、交流电源、导线、铁架台（附铁夹）、夹子、天平、毫米刻度尺思考：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。①用天平测量重物的质量思考：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。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．②按照课本所示装置安装打点计时器思考：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。③接通电源，待计时器工作稳定后释放纸带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接通电源，待计时器工作稳定后释放纸带④及时切断电源，取下纸带，标上纸带号⑤更换纸带，重复以上步骤⑥整理器材本实验要不要必需测物体的质量？不是必需要测量物体的质量！mgh=mv2/2只证明gh=v2/2如果实验要求计算势能和动能的具体数据，那就必须知道物体的质量（即：课本中所说的用天平测物体的质量）讨论课文中“纸带上某两点的距离等于重物……”中的“某两点”如何选取？21mgh2mv=hv我们验证：需要从起始点开始算起，如右图：许多材料上指出：选取第1、2两点间距2mm的纸带，即在打第1个点的瞬间，纸带开始下落，实际上在操作中这是很难控制的，所以只要保证操作正确即可，误差也不会太大。可以想一想2mm是怎么来的？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。h=gt2/2=10×0.022/2=0.002m=2mm如何测定第n点的瞬时速度？12nnnSSvT=112nnnddvT--=或01234S3S4d4d2方法：平均速度法计算物体的速度，可有三种方法12nnvgh=、2nnvgt=、1132nnnhhvT--=、第1、2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m（kg）h（m）V（m/s）势能减少量mgh(J)动能增加量ΔEK(J)1234通过本实验，我们可以得到的结论是：（将实验数据填入下表，分析实验数据）结论：在实验误差允许范围内，重锤重力势能减少量等于动能的增加量，即机械能守恒。实验中，重锤的重力势能减小略大于其动能增加，其原因是下落中克服阻力做功，机械能略有减少。0hv212图象法处理数据gh=v212该图象的斜率表示什么？为什么图象通过原点？可不可以用图象处理数据?可以回避起始点吗（即处理纸带时可以不用到起始点吗）?我们可以选取A、B两点，比较它们的机械能EA和EB。则有：mgΔh＝EKB－EKAΔhAB思考1、(单选)在验证机械能守恒定律的实验中，需要测量的是重物的()A．质量B．下落高度C．下落时间D．瞬时速度B2、为进行“验证机械能守恒定律”的实验，有下列器材可供选用：铁架台，打点计时器，复写纸，纸带，秒表，低压直流电源，导线，电键，天平。其中不必要的器材有：；缺少的器材是。不必要的器材有：秒表、低压直流电源、天平。缺少的器材是低压交流电源、重锤、刻度尺3、下列关于“验证机械能守恒定律”实验的实验误差的说法，正确的是A．重物质量的称量不准会造成较大误差B．重物质量选用得大些，有利于减小误差C．重物质量选用得较小些，有利于减小误差D．打点计时器选用电磁打点计时器比电火花计时器误差要小(B)解析为减小实验误差，重物应选质量大些的，且重物质量不需称量，A、C错，B正确，电磁打点计时嚣的振针与纸带间有摩擦，电火花计时器对纸带的阻力较小，故选用电磁打点计时器误差大些，D错误．4、有一条纸带，各点距A点的距离分别为d1、d2、d3…，如图所示，各相邻点的时间间隔为T，要用它来验证B点到G点过程机械能是否守恒，可得BG间的距离h＝________，B点的速度表达式vB＝________，G点的速度表达式vG＝________，如果有________＝________，则机械能守恒。解析：由于不知道起始点，所以不能用12v2n＝ghn来验证，可用12mv2m－12mv2n＝mg(hm－hn)来验证．测速度的方法是利用中间时刻的速度等于某段时间内的平均速度．5、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．DBCEAGF6、如图5－5－6是“验证机械能守恒定律”实验中打下的某一纸带示意图，其中O为起始点，A、B、C为某三个连续点．已知打点时间间隔Δt＝0.02s，用最小刻度为1mm的刻度尺量得OA＝15.55cm，OB＝19.2cm，OC＝23.23cm.(1)假定上述数据并没有看错，则它们中不符合数据记录要求的是段，正确的记录应是19.20cm.(2)根据上述数据，当纸带打B点时，重锤(设其质量为mkg)重力势能比开始下落位置的重力势能减少了J，动能增加了J，这表明数值上ΔEpΔEk(填“大于”“小于”或“等于”)，这是因为实验中有阻力，克服阻力做功要损失机械能.实验的结论是：在误差允许的范围内，重锤下落过程中，机械能是守恒的。OB19.201.88m1.84m大于实验中有阻力，克服阻力做功要损失机械能7、验证“机械能守恒定律”的实验采用重物自由下落的方法：(1)用公式时对纸带上起点的要求是；为此目的，所选择的纸带第一、二两点间距应接近.212mvmgh=(2)若实验中所用重锤质量m=1kg，打点纸带如下图所示，打点时间间隔为0.02s，则记录B点时，重锤的速度vB=，重锤动能EkB=.从开始下落起至B点，重锤的重力势能减少量是，因此可得出的结论是.初速度等于零2mm0.590m/s0.174J0.176J(3)根据纸带算出相关各点的速度v，量出下落距离h，则以v2/2为纵轴，以h为横轴画出的图线应是如下图中的.图线的斜率表示.C重力加速度g8、某次“验证机械能守恒定律”的实验中，用6V、50Hz的打点计时器打出的一条无漏点的纸带，如图4所示，O点为重锤下落的起点，选取的计数点为A、B、C、D，各计数点到O点的长度已在图上标出，单位为毫米，重力加速度取9.8m/s2，若重锤质量为1kg。①打点计时器打出B点时，重锤下落的速度vB=m/s，重锤的动能EkB=J。②从开始下落算起，打点计时器打B点时，重锤的重力势能减小量为J。③根据纸带提供的数据，在误差允许的范围内，重锤从静止开始到打出B点的过程中，得到的结论是。1.1750.690.69机械能守恒