1、精品文檔r #子尹"kJ用I龍低總轅覽用"驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律學(xué)習(xí)材料教學(xué)目的：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)器材： 鐵架臺(tái)、鐵夾子、重錘、毫米刻度尺、紙帶、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（若選用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，還需要 低壓交流電源） 實(shí)驗(yàn)原理：在只有重力做功的自由落體運(yùn)動(dòng)中，重力勢(shì)能和動(dòng)能相互 轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化過(guò)程中機(jī)械能守恒，即重力勢(shì)能的減少量等于動(dòng)能 的增加量。若物體由靜止下落的高度 h時(shí)，其速度為v，則有 mgh 1mv2在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，測(cè)出重錘由靜止下落高度h時(shí)的2速度V，算出gh是否等于1v2，則可得出mgh是否等于1mv2，2 2若在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)二者相等，則機(jī)械能守恒定律得到驗(yàn) 證。實(shí)驗(yàn)步驟

2、： 1把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝在鐵架臺(tái)上，并連接到電源上 2、把重錘用夾子固定在紙帶的一端，紙帶的另一端穿過(guò)計(jì)時(shí)器的限位孔，用手豎直提起紙帶, 使重錘?？吭诖螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器附近。3、先接通電源，后松開紙袋帶，讓重錘帶著紙帶自由下落，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器便在紙帶上打下一系 列的點(diǎn)跡。4、重復(fù)3次，得到3條打上點(diǎn)的紙帶。5、 從三條打上點(diǎn)的紙帶中挑選出點(diǎn)跡清晰且第一、二點(diǎn)間的距離接近2mm勺紙帶。6、 在挑選出的紙帶中，記下第一個(gè)點(diǎn)的位置 0,并在紙帶上離0點(diǎn)較遠(yuǎn)的任意點(diǎn)開始，依次 選取連續(xù)的幾個(gè)點(diǎn)，并依次標(biāo)上1、2、3、4、5,分別測(cè)出1、2、3、4、5各點(diǎn)到0點(diǎn)的距 離hi、h2、hi h4、h5,并把記在下面表格中

3、，這些距離分別是打下 1、2、3、4、5個(gè)點(diǎn)時(shí)重 錘下落的高度。精品文檔位置hnVn (hn1 h恢gh頭2結(jié)論123457、利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)在一段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于這段時(shí)間內(nèi)中點(diǎn)時(shí)刻的速度的規(guī)律，應(yīng)用公式V hn1 hn （此處T=0.02s），分別算出2、3、4各點(diǎn)對(duì)應(yīng)得速度 5、乂、5。2T8計(jì)算2、3、4各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的ghn和-Vn2，并進(jìn)行比較，從而得出mghn與-mV2是否相等。2 29、得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。注意事項(xiàng)：1、鐵架臺(tái)上固定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的夾子不可伸出太長(zhǎng)，以防鐵架臺(tái)翻倒。2、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)夾緊在鐵架臺(tái)上，確保在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不會(huì)晃動(dòng)。計(jì)時(shí)器的兩個(gè)限位孔必須在 同一豎直線上，以減少紙帶與

4、限位孔間的摩擦阻力。3、打點(diǎn)前紙帶必須平直，不要卷曲，紙帶上端要用手提著靜止，重錘應(yīng)?？吭诖螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器附 近。4、實(shí)驗(yàn)時(shí)先通電源，讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器穩(wěn)定后才松開紙帶5、選用紙帶時(shí)應(yīng)盡量挑選第一、二點(diǎn)的距離接近2mm勺紙帶（因?yàn)樽杂陕潴w運(yùn)動(dòng)的最初0.02s11內(nèi)下落的距離 S -gT29.8 0.02 2m 1.96m ）2 26、 選取得各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)1、2、3離起始點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)遠(yuǎn)些，以減小測(cè)量下落高度h時(shí)的相對(duì)誤差。7、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不需要測(cè)重錘的質(zhì)量 m8為減少阻力的影響，重物應(yīng)選用密度大些的便于夾緊紙帶的物體。誤差分析（1）本實(shí)驗(yàn)中因重物和紙帶在下落過(guò)程中要克服各種阻力（空氣阻力、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器阻力）做功，故動(dòng)

5、能的增加量 Ek稍重力勢(shì)能的減少量 Ep ,即厶Ek< A Ep,這屬于系統(tǒng)誤差.改進(jìn)的辦法是調(diào)整器材的安裝，盡可能地減小阻力 .（2）本實(shí)驗(yàn)的另一個(gè)誤差來(lái)源于長(zhǎng)度的測(cè)量，屬偶然誤差減小誤差的辦法是測(cè)下落距離 時(shí)都從0點(diǎn)量起，一次將各打點(diǎn)對(duì)應(yīng)的下落高度測(cè)量完或者多次測(cè)量取平均值來(lái)減小誤差 精品文檔精品文檔(3) 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器產(chǎn)生的誤差 由于交流電周期的變化，引起打點(diǎn)時(shí)間間隔變化而產(chǎn)生誤差； 讀數(shù)點(diǎn)選擇不好，振動(dòng)片振動(dòng)不均勻，紙帶放置方法不正確引起摩擦，均可造成實(shí)驗(yàn) 誤差.例：在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，得到如下圖所示的一條紙帶，0點(diǎn)是紙帶上的 第一個(gè)點(diǎn)，A、B C D是連續(xù)的四個(gè)點(diǎn)，A

6、B C、D到0點(diǎn)的距離分別為62.99cm、70.18cm、 77.76cm、85.73cm。實(shí)驗(yàn)過(guò)程所用電源頻率為50HZ重錘質(zhì)量為1Kg,當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=9.8 m/s2。 從記錄O點(diǎn)到記錄C點(diǎn)的過(guò)程中，重錘重力勢(shì)能減少了多少？動(dòng)能增加了多少？(保留三 位有效數(shù)字) 由可得到什么實(shí)驗(yàn)結(jié)論？1 1解：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的周期t f 50s 0.02s，從記錄O點(diǎn)到記錄C點(diǎn)，重錘的高度下降了h=OC=77.76cm=0.7776m 重力勢(shì)能減少量 VEpmgh 1 9.8 0.7776s7.62J，打下 C點(diǎn)時(shí)重錘的瞬時(shí)速度Vc 匹 OD OB 0.8573 0.7018 m 3.888m ，記錄O

7、點(diǎn)時(shí)重錘速度V0=O, 2T 2T2 0.02/sZs111從記錄O點(diǎn)到記錄C點(diǎn)重錘動(dòng)能的增加量VEk - mVc2 mV。2 - 1 3.8882J 7.56J2 2 2總結(jié)：在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，VEk=VEp，故重錘在下落過(guò)程中機(jī)械能守恒。實(shí)驗(yàn)與練習(xí)：1、在以上例題中，從記錄B點(diǎn)到C點(diǎn)的過(guò)程中，重錘的重力勢(shì)能減少了多少？動(dòng)能增加了多 少？2、在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中(1) 研究對(duì)象是自由落體運(yùn)動(dòng)的重物，除下列器材：鐵架臺(tái)、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、重錘、 夾子、導(dǎo)線外，還需要用下列器材(2) 挑選紙帶的原則是a b、精品文檔(3) 做此實(shí)驗(yàn)時(shí)，有同學(xué)按以下步驟進(jìn)行 固定好打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，將連有重物的紙帶穿過(guò)限位孔，用手提住紙帶，讓手盡量靠近打點(diǎn)計(jì) 時(shí)器。 松開紙帶、接通電源，開始打點(diǎn)，并如此重復(fù)多次，得到幾條打上點(diǎn)的紙帶。 取下紙帶，挑選點(diǎn)跡清晰的紙帶，記下起始點(diǎn) 0,在離0點(diǎn)較近處選取幾個(gè)連續(xù)的計(jì)時(shí)點(diǎn), 測(cè)出各點(diǎn)距0點(diǎn)的距離，即重物的下落高度。 計(jì)算記錄各點(diǎn)時(shí)重物的速度 用天平稱出物體的質(zhì)量 計(jì)算出mghn與1mV2的值?？炊呤欠裣嗟?。在以上步驟中，多余的是錯(cuò)誤的是(給予更正)a b、c、3、如何從本實(shí)驗(yàn)中推出重物下落過(guò)程中所受空氣阻力的大?。繉懗鱿鄳?yīng)