验证机械能守恒Word文档格式.doc

1、1按图791把电火花打点计时器安装在铁架台上，用导线把电火花打点计时器与学生电源连接好图7912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，并使两限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力，用手竖直提起纸带使重物停靠在打点计时器附近3实验中，需保持提纸带的手不动，待接通电源，打点计时器工作稳定后才松开纸带让重物带着纸带自由下落4重复几次，得到35条打好点的纸带5在打好点的纸带中挑选点迹清晰且第1、2两计时点间距离接近2 mm的一条纸带，在起始点标上O，再在相距距离较大处开始，选取相邻的几个计数点依次标上1,2,3用刻度尺测出对应下落的高度h1、h2、h36应用公式vn计算各点对应

2、的即时速度v1、v2、v37计算各点对应的势能减少量mghn和动能增量mv，进行比较，并讨论如何减小误差五、注意事项1打点计时器安装时，必须使两纸带限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力2实验时，需保持提纸带的手不动，待接通电源，让打点计时器工作正常后才松开纸带让重物下落，以保证第一个点是一个清晰的小点3选用纸带时应尽量挑第一、二点间距接近2 mm的纸带4测量下落高度时，都必须从起始点算起，不能搞错，为了减小测量值h时的相对误差，选取的各个计数点要离起始点远一些，纸带也不宜过长，有效长度可在60 cm80 cm以内5因不需要知道动能和势能的具体数值，所以不需要测量重物的质量六、误差分析1偶然误差

3、测量长度时会带来误差，减少误差的办法是：（1）测距离时都应从第一个点O量起（2）多测几次取平均值2系统误差实验中重物和纸带在下落过程中要克服阻力（主要是打点计时器的阻力）做功，故动能的增加量Ek必定稍小于势能的减少量Ep.七、数据处理的方法1公式法：本实验中不需要测出物体的质量m，只需要验证EpEk，mghmv2，即v2gh即可2图象法：我们可以以v2为纵轴，以h为横轴，建立平面直角坐标系，将实验得到的（h，v2）描于坐标平面内，然后来描合这些点，应该得到一条过原点的直线，这是本实验中另一处理数据的方法.1.探究机械能是否守恒时，一般如何选择物体运动过程来验证？选用重物自由下落的情景来验证机械

4、能是否守恒，可选择从静止开始到下落高度较大的位置的过程来探究，要验证的表达式为mghmv2.此时必须选取第一、二两点的距离接近2 mm的纸带因为打点计时器每隔0.02 s打一次点，在这段时间内纸带下落的距离为hgT20.002 m.也可以选择重物下落过程中的两个状态之间的过程来探究验证时测定从初状态到末状态动能的增加量mvmv和重力势能的增加量mg（h1h2），即要验证的表达式为m（vv）mg（h1h2）如实验中给出的纸带不完整（如开始一段撕去），可用此法2要确定物体的动能，需测出物体下落一定高度时的速度根据已学过的知识，可有三种方法：（1）vn（2）vngtn（3）vn是否以上三种方法都可以

5、确定物体的动能呢？第（1）种方法是根据机械能守恒定律mghmv2得到的，而我们的目的是验证机械能守恒定律，显然这种方法不能用第（2）种方法认为加速度为g，由于各种摩擦阻力不可避免，所以实际下落的加速度必将小于g，而下落高度h是直接测量的，这样将得到机械能增加的结论，故这种方法也不能用总之，本实验中速度看似有很多种方法可求得，但正确的只有一种，即从纸带上直接求出物体实际下落的速度，也就是第（3）种方法，而不能用理论计算，同样的道理，重物下落的高度h也只能用刻度尺直接测量，而不能用hgt2或h计算得到.一、重力势能的减少量和动能的增加量的求解例1 在“验证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器所

6、用的电源频率为50 Hz，查得当地的重力加速度g9.80 m/s2，测得所用的重物质量为1.00 kg.实验中得到一条点迹清晰的纸带，把第一个点记为O点，另选连续的4个点A、B、C、D作为测量的点，经测量知道A、B、C、D各点到O点的距离分别是62.99 cm、70.18 cm、77.76 cm、85.73 cm，如图792所示，根据以上数据，可知重物由O点运动到C点，重力势能的减少量等于_ J，动能的增加量等于_ J（结果保留三位有效数字）图792解析由题意知，重物由O点运动到C点，下落的高度hCOC77.76 cm0.777 6 m，则重力势能的减少量Ep为EpmghC1.009.800.

7、777 6 J7.62 J重物经过C点的瞬时速度vC，可由下式求出vC又T0.02 sOD85.73 cm0.857 3 m，OB70.18 cm0.701 8 m则vC m/s3.89 m/s因此重物动能的增加量Ek为Ekmv1.00（3.89）2 J7.57 J答案7.627.57二、实验数据的处理及结论的验证例2 在“验证机械能守恒定律”的实验中，所用电源的频率为50 Hz，某同学选择了一条理想的纸带，用刻度尺测量时，各计数点对应刻度尺上的读数如图793所示（图中O点是打点计时器打出的开始下落的第1个点，A、B、C、D、E、F分别是每打两个点取出的计数点）根据纸带计算：图793（1）重物

8、下落到打B点、E点时的速度（2）若重物的质量为m kg，则重物从开始下落到打B点时，减少的重力势能是多少？重物增加的动能为多少？（3）若重物质量为m kg，求重物下落BE高度的过程中重力势能减少多少？重物的动能增加多少？（4）从（2）（3）数据可得出什么结论？产生误差的原因是什么？（当地重力加速度为9.8 m/s2）解析（1）xAB195.0 mm125.0 mm70.0 mm0.070 0 mxBC280.5 mm195.0 mm85.5 mm0.085 5 mxDE498.0 mm381.5 mm116.5 mm0.116 5 mxEF630.0 mm498.0 mm132.0 mm0.1

9、32 0 mvB m/s1.944 m/svE m/s3.106 m/s（2）重物从开始下落到打B点时减少的重力势能为Ep减mgxBO9.80.195m1.91m J增加的动能为Ek增mvm（1.944）21.89m J（3）重物下落BE高度时减少的重力势能为Ep减mgxEB9.8（0.498 00.195 0）m2.969m J增加的动能Ek增mvmvm（3.106）2m（1.944）22.934m J（4）从（2）（3）可以得出：在实验误差允许的范围内重物重力势能的减少等于其动能的增加，机械能守恒重物减少的重力势能略大于其增加的动能的原因是：重物在下落时要受到阻力的作用（打点计时器对纸带的

10、摩擦阻力、空气阻力等），重物克服阻力做功要损失一部分机械能答案（1）1.944 m/s3.106 m/s（2）1.91m J1.89m J（3）2.969m J2.934m J（4）见解析三、实验原理创新例3 如图794所示，两个质量各为m1和m2的小物块A和B，分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端，已知m1m2，现要利用此装置验证机械能守恒定律图794（1）若选定物块A从静止开始下落的过程进行测量，则需要测量的物理量有_物块的质量m1、m2；物块A下落的距离及下落这段距离所用的时间；物块B上升的距离及上升这段距离所用的时间；绳子的长度（2）为提高实验结果的准确程度，某小组同学对此实验提出以下建议

11、：绳的质量要轻；在“轻质绳”的前提下，绳子越长越好；尽量保证物块只沿竖直方向运动，不要摇晃；两个物块的质量之差要尽可能小以上建议中确实对提高准确程度有作用的是_（3）写出一条上面没有提到的对提高实验结果准确程度有益的建议：_.解析（1）要验证机械能守恒定律，物体质量、物体速度及变化高度都要测量，要测速度，时间是关键量，、选项测量一个即可，因此选或.（2）绳的质量在计算中不考虑，因此绳的质量要轻尽量保持在竖直方向运动，不要摇晃，因为计算的是竖直方向的速度，如果摇晃，水平方向有速度，就有机械能损失绳子应适当长些，并不是越长越好，两个物块质量差要适当小些，不是尽可能小所以选.（3）实验中的测量、阻力

12、、弹性势能都影响结果的准确程度，所以“对同一高度进行多次测量取平均值”，“选取受力后相对伸长量小的绳”，“绳和滑轮尽量光滑”，对提高结果准确程度有益答案（1）或（2）（3）“对同一高度进行多次测量取平均值”；“选取受力后相对伸长量小的绳”；“绳和滑轮尽量光滑”等等.1.在利用重物自由下落“验证机械能守恒定律”的实验中，产生误差的主要原因是（）A重物下落的实际高度大于测量值B重物下落的实际高度小于测量值C重物实际末速度v大于gt（g为重力加速度，t为下落时间）D重物实际末速度v小于gt2在“验证机械能守恒定律”的实验中，由于打点计时器两个限位孔不在同一竖直线上，使纸带通过时受到较大阻力，这样的结

13、果会有（）Amghmv2 Bmghmv2Cmghmv2 D以上都有可能3在“验证机械能守恒定律”的实验中，下列物理量中需要用工具直接测量的有（）A重物的质量B重力加速度C重物下落的高度D与重物下落高度对应的重物的瞬时速度4用落体法验证机械能守恒定律，关于实验误差的下列说法正确的是（）A重物质量称量不准，会造成较大误差B重物质量选用大些，有利于减小误差C重物质量选用小些，有利于减小误差D释放纸带与接通电源开始打点不同步会造成较大误差5某位同学做“验证机械能守恒定律”的实验，下列操作步骤中错误的是（）A把打点计时器固定在铁架台上，用导线连接到低压交流电源B将连有重物的纸带穿过限位孔，将纸带和重物提升到一定高度C先释放纸带，再接通电源D更换纸带，重复实验，根据记录处理数据6用电磁打点计时器做“验证机械能守恒定律”的实验中，有下列操作：A用刻度尺测出选定的0到1,2,3，点之间的距离，查出当地的g值B在支架上竖