高中物理《驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》課件1（19張PPT）（新人教版必修2）

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歡迎進(jìn)入物理課堂 5 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 第四章機(jī)械能和能源 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)器材 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 注意事項(xiàng) 實(shí)驗(yàn)練習(xí) 誤差分析 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?如果忽略空氣的阻力 這時(shí)物體的機(jī)械能守恒 即重力勢能的減少等于動(dòng)能的增加 設(shè)物體的質(zhì)量為m 下落距離為h時(shí)物體的瞬時(shí)速度為V 則勢能減少mgh 動(dòng)能增加 故有 在只有重力做功的自由落體運(yùn)動(dòng)中 物體的重力勢能和動(dòng)能可以相互轉(zhuǎn)化 但總的機(jī)械能守恒 實(shí)驗(yàn)原理 mgh 利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶 測出重物下落的高度h 利用時(shí)間t內(nèi)的平均速度等于該段時(shí)間中點(diǎn)時(shí)刻的瞬時(shí)速度 算出對應(yīng)時(shí)刻的瞬時(shí)速度V 即可驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒 鐵架臺(tái) 帶鐵夾 電火花計(jì)時(shí)器或打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 直尺 重錘 紙帶 復(fù)寫紙片 導(dǎo)線 電源 實(shí)驗(yàn)器材 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1 步驟 1 如圖所示 把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器豎直地固定在置于桌邊的鐵架臺(tái)上 將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與電源連接好 2 將紙帶穿過電火花記時(shí)器或打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔 并把紙帶的一端固定在重物上 使重物停靠在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的地方 先用手提著紙帶 3 先接通電源 松開紙帶 讓重物帶著紙帶自由下落 計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一列小點(diǎn) 4 重復(fù)幾次 得到3 5條紙帶 5 在打好點(diǎn)的紙帶中挑選 點(diǎn)跡清楚且第一 二兩點(diǎn)間距離約為2mm 的一條紙帶 記下第一個(gè)點(diǎn)的位置O 并在紙帶上從任意點(diǎn)開始依次選取幾個(gè)連續(xù)的點(diǎn)1 2 3 并用刻度尺依次測出各點(diǎn)到位置O的距離 這些距離就是物體運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)1 2 3 時(shí)下落的高度h1 h2 h3 6 應(yīng)用平均速度就是中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度的方法 計(jì)算出各點(diǎn)對應(yīng)的瞬時(shí)速度V1 V2 V3 7 把得到的數(shù)據(jù)真入表格里 計(jì)算各點(diǎn)對應(yīng)的勢能減少量mgh 以及增加的動(dòng)能mV2 2 并比較是否跟理論一致 計(jì)算時(shí)g取當(dāng)?shù)氐臄?shù)值 演示 2 記錄及數(shù)據(jù)處理 g 9 8m s2 T 0 02s 3 結(jié)論 1 安裝計(jì)時(shí)器時(shí)豎直架穩(wěn) 計(jì)時(shí)器的兩限位孔必須在同一豎直線上 以減少重物帶動(dòng)紙帶下落過程受到的阻力 2 實(shí)驗(yàn)時(shí)必須先接通電源 然后松開紙帶讓重物下落 3 測量下落高度時(shí) 必須從起始點(diǎn)算起 選取的各計(jì)數(shù)點(diǎn)要離起始點(diǎn)遠(yuǎn)些 可減少物體下落距離h的測量誤差 紙帶不宜過長 約40 即可 因重物自由下落時(shí)的加速度較大 每兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔不一定取連打5個(gè)點(diǎn)的時(shí)間為計(jì)時(shí)單位 注意事項(xiàng) 4 實(shí)驗(yàn)中因不需要知道動(dòng)能和勢能的具體數(shù)值 故不需測物體的質(zhì)量m 5 實(shí)際上重物和紙帶下落過中要克服阻力做功 所以動(dòng)能的增加量要小于勢能的減少量 6 紙帶的上端最好不要懸空提著 要保證重物下落的初速度為零 并且紙帶上打出的第一個(gè)點(diǎn)是清晰的小點(diǎn) 7 紙帶挑選的標(biāo)準(zhǔn)是第一 二兩點(diǎn)間的距離接近2mm 1 由于測量長度帶來的誤差屬偶然誤差 減小的辦法一是測距離時(shí)都從起點(diǎn)O量起 二是多測幾次取平均值 2 實(shí)際上重物和紙帶下落過程中要克服阻力 主要是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的阻力 做功 故動(dòng)能的增加量 EK必定稍小于勢能的減少量 EP 這是屬于系統(tǒng)誤差 誤差分析 實(shí)驗(yàn)練習(xí) 1 在 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 的實(shí)驗(yàn)中 下面敘述正確的是 A 應(yīng)用天平稱出重物的質(zhì)量 B 應(yīng)當(dāng)選用點(diǎn)跡清晰 第一 二兩點(diǎn)距離約2mm的紙帶進(jìn)行測量 C 操作時(shí)應(yīng)先放紙帶 后接通電源 D 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接在電壓為4 6V的直流電源上 答案 B 2 在驗(yàn)證重錘自由下落過程中機(jī)械能守恒的實(shí)驗(yàn)中 下列說法正確的是 A 實(shí)驗(yàn)時(shí) 應(yīng)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 等打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放紙帶B 必須用天平稱量所用重錘的質(zhì)量C 為了方便 應(yīng)在打下的紙帶上每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)進(jìn)行測量和計(jì)算D 本實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差 總是使重力勢能的減少量大于動(dòng)能的增加量 答案 AD 3 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 間接測量的物理量是 參考答案 重錘下落的高度h重錘運(yùn)動(dòng)的速度V 4 在 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 的實(shí)驗(yàn)中 要驗(yàn)證重錘下落時(shí)重力勢能的減少等于它動(dòng)能的增加 以下步驟僅是實(shí)驗(yàn)中的一部分 在這些步驟中多余的或錯(cuò)誤的有 A 用天平稱出重錘的質(zhì)量B 把電火花計(jì)時(shí)器固定到鐵架臺(tái)上 并用導(dǎo)線把它和低壓交流電源連接起來C 把紙帶的一端固定到重錘上 另一端穿過電火花計(jì)時(shí)器的限位孔 把重錘提升到一定的高度D 接通電源 釋放紙帶E 用秒表測出重錘下落的時(shí)間 答案 ABE 5 在 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 的實(shí)驗(yàn)中 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接交流電頻率為50Hz 當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭 9 80m s2 實(shí)驗(yàn)選用重錘質(zhì)量為m kg 從所打紙帶中選擇一條合適的紙帶 此紙帶第1 2點(diǎn)間的距離應(yīng)接近 紙帶上連續(xù)的點(diǎn)A B C D至第1點(diǎn)O的距離如圖所示 則重錘從O運(yùn)動(dòng)到C 重力勢能減少 J 重錘經(jīng)過C時(shí)的速度為m s 其動(dòng)能增加J 參考答案 2mm5 50m3 305 45m 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全