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驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 復(fù)習(xí)回顧 1 什么叫機(jī)械能守恒 2 機(jī)械能守恒的條件是什么 3 自由落體運(yùn)動的物體 機(jī)械能守恒嗎 質(zhì)量為m的物體從O點(diǎn)自由下落 以地面為零參考面 經(jīng)過A B兩點(diǎn)的速度分別為VA和VB A B兩點(diǎn)距地面的高度分別為hA hB 4 如何推導(dǎo)機(jī)械能守恒的表達(dá)式 本實(shí)驗(yàn)借助 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 自由落體運(yùn)動 實(shí)驗(yàn)原理 在自由落體運(yùn)動中 若物體下落高度h時的速度為v 則 實(shí)驗(yàn)原理 要證明上式是否成立 需要測量哪些物理量 如何測量這些物理量 測量這些物理量 需要哪些器材 實(shí)驗(yàn)器材 重物 打點(diǎn)計時器 紙帶 交流電源 鐵架臺 夾子 毫米刻度尺 實(shí)驗(yàn)步驟與操作 1 選擇重物時 選輕一點(diǎn)的好還是重一點(diǎn)的好 為什么 我們要求重物作自由落體運(yùn)動 而阻力是不可避免地存在的 為了減少阻力對實(shí)驗(yàn)的影響 應(yīng)采用密度較大的重物 實(shí)驗(yàn)步驟與操作 2 安裝打點(diǎn)計時器時 應(yīng)注意什么問題 計時器平面與紙帶限位孔調(diào)整在豎直方向 計時器要穩(wěn)定在鐵架臺上 并將計時器伸出桌外 3 這樣做的目的是什么 減小紙帶與限位孔的摩擦帶來的實(shí)驗(yàn)誤差 保證重物有足夠的下落空間 以便在紙帶上能夠打出較多的點(diǎn) 有利于進(jìn)行計算 實(shí)驗(yàn)步驟與操作 4 實(shí)驗(yàn)時 接通電源和釋放紙帶的順序怎樣 先通電源 再釋放紙帶 5 釋放紙帶時應(yīng)注意什么問題 釋放重物前 重物應(yīng)靠近打點(diǎn)計時器 以便能打出較多的點(diǎn) 拉穩(wěn)紙帶的上端 確保重物由靜止釋放 按如下實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 1 按照課本所示裝置安裝打點(diǎn)計時器2 將紙帶穿過計時器 下端與重物相連3 接通電源 待計時器工作穩(wěn)定后釋放紙帶4 及時切斷電源 取下紙帶 標(biāo)上紙帶號5 更換紙帶 重復(fù)以上步驟6 整理器材 使器材復(fù)位 實(shí)驗(yàn)步驟與操作 問題1 本實(shí)驗(yàn)要不要測量物體的質(zhì)量 無需測量物體的質(zhì)量 如果實(shí)驗(yàn)要求計算勢能和動能的具體數(shù)據(jù) 那就必須要知道物體的質(zhì)量 問題2 紙帶上的第一個點(diǎn)為計時起點(diǎn)0 起始點(diǎn)的速度應(yīng)該為零 即打點(diǎn)計時器在紙帶上打下第一個點(diǎn)時紙帶剛開始下落 起始點(diǎn) 對于實(shí)際獲得的紙帶 如何判定紙帶上的第一個點(diǎn)就是紙帶剛開始下落時打下的呢 紙帶上的頭兩個點(diǎn)間的距離應(yīng)接近2mm 思考 可以回避起始點(diǎn)嗎 即處理紙帶時可以不用到起始點(diǎn)嗎 我們可以選取A B兩點(diǎn) 比較它們的機(jī)械能EA和EB 若以點(diǎn)B為零勢能點(diǎn) 則有 EKA mg h EKB 數(shù)據(jù)處理 我們可以選取7 13兩點(diǎn) 比較它們的機(jī)械能E7和E13 以點(diǎn)13為零勢能參考點(diǎn) 則有 EK7 mgh EK13 驗(yàn)證 計時器打下的第一個點(diǎn)作為起始點(diǎn) 適當(dāng)大距離后選一個點(diǎn)作終點(diǎn) 數(shù)據(jù)處理 注意 必須保證紙帶上的第一個點(diǎn)跡清晰 且是放手時打下的第一個點(diǎn) 數(shù)據(jù)處理 通過本實(shí)驗(yàn) 我們可以得到的結(jié)論是 圖象法處理數(shù)據(jù) 該圖象的斜率表示什么 為什么圖象通過原點(diǎn) 誤差分析 因重物下落中要克服阻力做功 實(shí)驗(yàn)的動能增加量必定稍小于重力勢能減少量 辨析 計算物體的速度 可有三種方法 第1種方法是根據(jù)機(jī)械能守恒定律得到的 而我們的目的就是驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 所以不能用第2種方法認(rèn)為加速度為g 由于各種摩擦阻力不可避免 所以實(shí)際加速度必將小于g 這樣將得到機(jī)械能增加的結(jié)論 有阻力作用機(jī)械能應(yīng)該是減少的 故這種方法也不能用 例1 驗(yàn)證牛頓第二定律 及 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 這兩個實(shí)驗(yàn) 它們的共同之處是 A 都要用打點(diǎn)計時器B 都要用天平測質(zhì)量C 都要用刻度尺測位移D 都要計算瞬時速度 AC 練習(xí)1 在 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 的實(shí)驗(yàn)中 需直接測量的物理量是 A 重物的質(zhì)量B 重力加速度C 重物下落的高度D 與下落高度對應(yīng)的重物的瞬時速度 C 例2 在 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 的實(shí)驗(yàn)中 下列操作正確的是 A 先釋放重物 后接通電源B 用秒表測量重物下落的時間C 打完一條紙帶后 立即切斷電源D 每打完一條紙帶 活動復(fù)寫紙位置 CD 練習(xí)2 在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中要用到的器材和測量儀器有 A 打點(diǎn)計時器B 低壓交流電源C 秒表D 重錘E 鐵架臺和復(fù)夾F 紙帶G 刻度尺H 天平 ABDEFG 例3 某學(xué)生在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中有如下操作步驟 試按合理的順序步驟序號填在下面的線上 A 斷開電源 取下紙帶 選出前兩個點(diǎn)間距離接近2mm的紙帶 B 把紙帶固定在重錘上 C 將紙帶穿過打點(diǎn)計時器 并把紙帶上提使重錘停在靠近打點(diǎn)計時器的地方 D 把打點(diǎn)計時器固定在放于桌邊的鐵架臺上 并與低壓交流電源相連接 E 接通電源 同時釋放紙帶 F 求出重錘重力勢能的減少量 EP和動能的增加量 EK 比較 EP和 EK得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論 G 用刻度尺量出所選取的計數(shù)點(diǎn)到打下的第一個點(diǎn)0之間的距離 DBCEAGF 練習(xí) 在重錘帶動紙帶自由下落 用打點(diǎn)計時器驗(yàn)證機(jī)械能守恒的實(shí)驗(yàn)時 打點(diǎn)計時器打出的紙帶如下圖所示 重錘的質(zhì)量用m表示 根據(jù)紙帶上的數(shù)據(jù) 重錘在B點(diǎn)的動能是 重錘在E點(diǎn)的動能是 在上述過程中 重錘重力勢能變化是 記數(shù)點(diǎn)A B C F均為相鄰的打點(diǎn) 2 47m J 3 94m J 1 48m J 練習(xí) 在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時 將重物自由下落 紙帶記錄如圖所示 計算結(jié)果取2位有效數(shù)字 T 0 02s圖中紙帶左端為與重物相連端 0點(diǎn)為重物靜止時所記錄的點(diǎn) ABC三個記數(shù)點(diǎn)為打點(diǎn)計時之點(diǎn) 則重物下落hB距離時 其速度VB可用計算式VB 進(jìn)行計算 根據(jù)圖示