实验验证机械能守恒定律

实验：验证机械能守恒定律物体做自由落体运动，只有____做功，物体的_______与____相互转化，但总的机械能不变。若物体的某一时刻的瞬时速度是v，下落高度是h,则有________重力重力势能动能mgh=mv2/2即验证：21mgh2mvhv请同学们阅读教材“实验方法”部分并回答以下问题1、本实验需要哪些器材？2、简述实验步骤3、本实验要不要测物体的质量？4、讨论课文中“纸带上某两点……”如何选取？5、重物的速度如何测量？我们分别回答以上问题1、本实验需要哪些器材？①电火花计时器（或电磁打点计时器）②重物③纸带④铁架台（带铁夹）⑤刻度尺我们分别回答以上问题2、简述实验步骤①按照课本所示装置安装打点计时器②将纸带穿过计时器，下端与重物相连③先接通电源后释放纸带④更换纸带，重复以上步骤⑤选择纸带，处理数据我们分别回答以上问题3、本实验要不要测物体的质量？不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）我们分别回答以上问题4、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？我们分别回答以上问题实际上我们完全可以回避起始点的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＝EK13这样，纸带上打出起始点0后的第一个0.02s内的位移是否接近2mm，以及第一个点是否清晰就无关紧要了回避第一个计时点的原因也包括实验时手提纸带的不稳定，使第一个计时点打出的点迹过大，从而测量误差加大。我们分别回答以上问题5、重物的速度如何测量？重物的速度可以用大家熟悉的方法从纸带测出，这样也就知道了它在各点的瞬时速度，从而得到它在各点的动能。比较重物在某两点的动能与势能之和，就能验证机械能是否守恒。利用匀变速直线运动的规律可以用AC的平均速度代表B的瞬时速度。BACvv请同学们独立推导此表达式利用匀变速直线运动的规律如图A、B、C是纸带上相邻的三个点，纸带以加速度a做匀加速运动，所以A、C两点的距离可以表示为：a2ACAxvvtt21(2)(2)2AxvtatA、C的平均速度：另一方面BAvvat所以BACvv结合v-t图象了解瞬时速度和时间中点的平均速度相等的物理意义．利用匀变速直线运动的规律做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度，等于相邻两点间的平均速度。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怎样减少阻力？1、安装打点计时器时，必须使两纸带限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力。2、应选用质量和密度较大的重物，可使摩擦阻力，空气阻力相对减小。以哪两个点作为始末位置最为合适？实验用的纸带一般小于1m，从起始点开始大约能打出20个点左右。末位置的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个点当初位置的点，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。EP＞EK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可以多次测量。实验报告的主要内容1、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、刻度尺通过原点的直线、g.2、在验证机械能守恒定律时，如果以v2／2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的图线应是，才能验证机械能守恒定律，其斜率等于的数值。3、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机械能守恒一、实验方法验证用自由落体运动中机械能守恒二、要注意的问题实验的误差来源三、速度的测量做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度，等于相邻两点间的平均速度．？用自由落体运动验证Mm？？用连接体验证操作要点◆如何保证重物只受到重力作用？◆如何测量重物的速度？◆如何测量重物下降的高度？？h012345678910654321初始点1、该实验中选取被打点纸带应注意两点：一是第一点O为计时起点，O点的速度应为零。怎样判别呢？2、如何测量瞬时速度3、是否需要测量重物的质量？重物是否可以随意选择？4、在架设打点计时器时应注意什么？为什么？思考题：122xmm212mvghm　打点计时器要竖直架稳，使其两限位孔在同一竖直平面内，尽量减少摩擦阻力2xvvT中时3、实验器材器材备注器材备注铁架台重锤（木质）电火花计时器重锤（金属）复写纸片纸带天平mm刻度尺秒表cm刻度尺√√√√√√｛｝4、实验装置、步骤及注意事项1、组装实验装置2、释放重锤记录运动情况3、选择纸带、选点并测量4、计算vn及对应动能5、比较是否相等1、安装要竖直2、先通电再释放3、先断电再取纸带4、计数点距起点远一些5、注意刻度尺读数规则实验步骤注意事项212nnmvmgh和认真阅读完全解读P39－40相关内容4、课堂练习完全解读P41测试52BACvT0.98/mspEmgOB0.49J212kBEmv0.48J思考：如果质量未知，怎样表示？2、实验原理研究在自由落体运动中：kpEE＝？OABCDhv方案1：从起点开始计算21?2mvmgh　方案2：从一般位置开始计算h2v1v2221?1122mvmvmgh-　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确定物体速度及动能的方法2nnvghnnvgt112nnnddvT为理论值，条件为机械能必须守恒为实际测量结果√设计性实验完全解读P40考题40vhs220124pgEmmshv图象法处理实验数据完全解读P41测试322vho212mvmgh　212vhg　斜率k=g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。