实验用dis研究机械能守恒定律(步骤及习题).docxVIP

实验 用 DIS 研究机械能守恒定律 一、实验报告 (一）实验目的：研究动能和重力势能转化中所遵循的规律。 (二 ) 实验原理： 将实验装置中的光电门传感器接入数据采集器，测定摆锤在某一位置的瞬时速度，从而 求得摆锤在该位置的动能， 同时输入摆锤的高度， 求得摆锤在该位置的重力势能， 进而研究势能和动能转化时的规律。 ( 三 ) 实验器材：机械能守恒实验器、 DIS （光电门传感器、数据采集器、计算机等） ( 四 ) 实验步骤： 1、实验 1 1）卸下定位挡片，将摆锤置于A 点释放后，观察它摆到左边最高点的位置，并记下该位置，观察是否 A 点与等高。 2）装上定位挡片于 P 点，再将摆锤置于 A 点释放后，观察它摆到左边最高点的位置，并记下该位置。 3）将定位挡片依次放在 Q、R 点，重复实验步骤（ 2）观察、记录。 4）写出实验结论： 2、实验 2 1）连接 DIS 实验系统。 2）测量摆锤的直径及其质量并且输入软件界面内。 3）将光电门分别放在 B、 C、D 点，每次摆锤在 A 点释放，点击“数据计算” ，系统会自动显示 B、 C、D 各点的重力势能、动能和机械能。 4）比较 A 、 B、 C、 D 各点的机械能数值，得出结论。 (五 ) 实验记录： 次数 高度 h/m -1 速度 v/ms  D C B A 0.000 0.050 0.100 0.150 动能 Ek/J 机械能 E/J (六 ) 实验结论： 写出机械能守恒定律： (七 ) 实验误差分析： 二、实验注意事项 1．实验中 A 、 B 、 C、 D 四点高度为 0.150m 、 0.100m、 0.050m、 0.000m，已由计算机 默认，不必输入 2．摆锤每次均从 A 点无初速释放， A 点位置不能移动。 3．光电门传感器定位的顺序是 D、 C、 B ，不能颠倒，且光电门传感器定位要正确。 4．摆线不易伸长的线，如单根尼龙丝、胡琴丝或蜡线。且摆锤在 A 点静止时摆线不能 松驰 三、误差分析 1．空气阻力使摆锤的机械能有所减少 2． A 、 B、 C、D 四点定位有误差，使高度的值有误差，引起测得的重力势能有误差 3．摆线在 D、 C、B 位置均有不同程度的伸长量 四、参考习题 1、《用 DIS 研究机械能守恒定律》的实验中： （1）（多选题）下列说法中正确的是： （ ） BC （A）摆锤每次都必须从摆锤释放器的位置以不同的速度向下运动 （B）必须测定摆锤的直径 （C）摆锤下落的高度可由标尺盘直接测定 （D）定位挡片的作用是改变摆锤的机械能 （2）某同学实验得到的数据界面如图 2所示，在数据要求不太高的情况下，可得出结论： 只有重力做功的情况下，物体的机械能保持守恒 理由是： （计算出摆锤在 A、B、C、D四点的机械能分别为 1.125 ×10 -2J、1.11 ×10 -2J、1.08 ×10 -2J、 1.05 ×10 -2 J，各点机械能大小基本一致） （ 3）经过仔细研究数据发现，摆锤从 A 到 D 的过程中机械能 ，造成这种 情况的原因主要是 （逐渐减小，摆锤克服空气阻力做功消耗一定的机械能 ．） 2．将实验装置中的光电门传感器接入数据采集器，测定摆锤在某一位置的瞬时速度，从 而求得摆锤在该位置的动能， 同时输入摆锤的高度， 求得摆锤在该位置的重力势能， 进而研 究势能和动能转化时的规律。实验中 A 、 B、 C、D 四点高度为 0.150m、 0.100m、 0.050m 、 0.000m，已由计算机默认，不必输入。现某位同学要测定摆锤在 D 点的瞬时速度。其实验装置如图（ 1）所示，接着他点击 “开始记录 ”，同时让摆锤从图中所示位置释放，计算机将 摆锤通过光电门传感器的速度自动记录在表格的对应处，如图（2）。 ①请指出该同学实验中的错误之处： ②摆图（  2）中计算机记录的数据与真实值相比将（填“偏大”  、“偏小”或“仍准确” ） 答案：①光电门传感器未放在标尺盘最低端的  D 点；摆锤释放器未置于  A 点②偏小 3、某同学用 DIS 研究“机械能守恒定律”的装置如图（ a）所示，在一次实验中，选择 DIS 以图象方式显示实验的结果，所显示的图象如图（ b）所示．图象的横轴表示小球距 点的高度 h，纵轴表示摆球的重力势能 Ep、动能 Ek 或机械能 E．试回答下列问题： ①图（ b）的图象中，表示小球的重力势能 Ep 、动能 Ek、机械能 E 随小球距 D 点的高度 化关系的图线分别是 （按顺序填写相应图线所对应的文字） ．  D h 变 ②根据图（ b）所示的实验图象，可以得出的结论 （ 乙、丙、甲；在实验误差允许的范围内，在只有重力做功的情况下，小球的机械能守恒）