高中物理必修二7.9实验：验证机械能守恒定律 课件(人教版必修2)

第九节实验：验证机械能守恒定律二、实验原理：做自由落体运动的物体，只受重力作用，其机械能守恒。一、实验目的：验证机械能守恒定律(1)物体下落的高度为h时速度为v，则物体的重力势能减小量为mgh，动能增加量为1/2mv2。如果在误差范围内mgh＝1/2mv2，即gh＝1/2v2，就验证了机械能守恒定律．(2)如图所示，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，以纸带上的第n个点为例：vn＝xn＋xn＋12T＝hn＋1－hn－12T三、实验器材：铁架台(带铁夹)，打点计时器，重物(带纸带夹子)，纸带，复写纸，导线，毫米刻度尺，学生电源．四、实验步骤：1．安装装置：将打点计时器固定在铁架台上，用导线将打点计时器与低压交流电源相连。2．接电源，打纸带：把纸带的一端在重物上用夹子固定好，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手提着纸带使重物停靠在打点计时器附近，接通电源，待打点稳定后松开纸带，让重物自由下落．重复几次，打下3～5条纸带．3．选纸带：选取点迹较为清晰的，挑选纸带上第一个点及距离第一个点较远的点，并依次标上0,1,2,3….4．数据处理：测出0到点n-1、点n、点n+1的距离，即为对应的下落高度hn-1、hn、hn+1；利用公式vn＝(hn＋1－hn－1)/2T，计算出点n的瞬时速度vn5.如果在误差范围内有：，即，就验证了机械能守恒定律．221mvmgh221vgh五、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，以减小摩擦阻力．2．应选用质量和密度较大的重物，增大重力可使阻力的影响相对减小，增大密度可以减小体积，可使空气阻力减小．3．实验时，应先接通电源，让打点计时器工作正常后再松开纸带让重物下落．4．应选用所打第一个点和第二个点的距离接近2mm的纸带．5.测量时应6.不需要测重物的质量m.2．系统误差：（1）实验过程中要克服阻力做功，故动能的增加量ΔEk必定稍小于势能的减少量ΔEp.（2）交流电的频率f不是50Hz也会带来系统误差．若f＞50Hz，由于速度值仍按频率为50Hz计算，频率的计算值比实际值偏小，周期值偏大，算得的速度值偏小，动能值也就偏小，使Ek＜Ep的误差进一步加大；根据同样的道理，若f＜50Hz，则可能出现Ek＞Ep的结果．六、误差分析1．偶然误差：测量相关长度时带来的，减小的方法是多测几次取平均值．实验改进如图为验证机械能守恒定律的实验装置示意图．现有的器材为：带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤．回答下列问题：例1(1)为完成此实验，除了所给的器材，还需要的器材有________．(填入正确选项前的字母)A．米尺B．秒表C.天平D.直流电源E.交流电源(2)实验中误差产生的原因有________．(写出两个原因)某同学做验证机械能守恒定律实验时，不慎将一条挑选出的纸带一部分损坏，损坏的是前端部分．剩下的一段纸带上各相邻点间的距离已测出标在图中，单位是cm.已知打点计时器工作频率为50Hz，重力加速度g取9.8m/s2.例2(1)重物在2点的速度v2＝________，在5点的速度v5＝________，此过程中动能增加量ΔEk＝________，重力势能减少量ΔEp＝________.(2)比较得ΔEk________ΔEp(填“大于”“等于”“小于”)，原因是__________________．由以上可得出实验结论____________________．(3)根据实验判断下列图象正确的是(其中ΔEk表示物体动能的变化，Δh表示物体下落的高度)()