实验验证机械能守恒定律（总）.ppt

7.9 实验：验证机械能守恒定律 华中师范大学 物理科学与技术学院 程军制作 机械能守恒定律的内容是什么？ 在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能 和弹性势能可以相互转化，总的机械能也保持不 变。这就是机械能守恒定律。 验证机械能守恒定律。 【实验目的】 问题1：机械能守恒定律的适用条件是什么？ 只有重力或弹力做功。 问题2：要验证机械能守恒定律应该创设一个什么样的情景？ 创设的情景应该满足守恒条件：只有重力或者弹力做功。 问题3：在之前学过的运动中，哪种形式的运动既简单又符合机 械能守恒定律的条件？ 自由落体运动中物体只受重力，符合条件。 实验分析 物体做自由落体运动，只有 力做功， 物体的 能和 能相互转化，但总的机 械能不变。假设物体下落高度h时，具有的瞬时 速度为v，则有 。 重 重力势 动 验证机械能守恒定律，即验证 实验方法 问题1：本实验需要哪些器材？ ①电火花计时器②重物 ③纸带④铁架台（含铁夹） ⑤刻度尺 问题2：阅读教材中实验方法部分，如何草拟实验步骤？ ①按照教材上装置安装好打点计时器。 ②将纸带穿过计时器，下端连接重物。 ③先接通电源后释放纸带。 ④更换纸带，重复以上步骤，以获得比较好的数据。 ⑤选择纸带，处理实验数据。 实验方法 问题3：在这个实验中，需不需要测量重物的质量？ 不需要测量重物的质量。 实验方法 问题4：教材上“纸带上某两点的距离等于重物下落的高度”中的某两点如何选取？ 可以从开头选取，也可以任意选取。 问题5：选取纸带的原则是什么? 纸带上的头两个点间的距离应接近2mm，打出来的点清晰。 实验方法 问题5：重物的速度怎么测量？ 利用匀变速直线运动的规律 可以用AC段的平均速度代表B的瞬时速度。 如图所示，A、B、C是纸带上相邻的三个点，纸带的加速度是a，所以A、C两点之间的距离可以表示为： 实验方法 A、C段的平均速度为： 另一方面， 夹子 打点计时器 纸带 重物 ？ 铁架台 实验装置 【实验内容】 (1)如图所示，把打点计时器竖直地固定在置于桌边的铁架台上，将打点计时器与电源连接好。 (2)将纸带穿过电火花记时器或打点计时器的限位孔，并把纸带的一端固定在重物上，使重物停靠在打点计时器的地方，先用手提着纸带。 (3)先接通电源，松开纸带，让重物带着纸带自由下落，计时器就在纸带上打下一列小点。 电火花计时器 纸带 夹子 重物 (4)重复几次，得到3～5条纸带。 (5)在打好点的纸带中挑选“点迹清楚且第一、二两点间距离约为2mm”的一条纸带，记下第一个点的位置O，并在纸带上从任意点开始依次选取几个连续的点1、2、3……，并用刻度尺依次测出各点到位置O的距离，这些距离就是物体运动到点1、2、3、……时下落的高度h1、h2、h3……。 (6)应用平均速度就是中间时刻的瞬时速度的方法 ，计算出各点对应的瞬时速度V1、V2、V3……。 (7)把得到的数据真入表格里，计算各点对应的势能减少量mgh，以及增加的动能mV2/2，并比较是否跟理论一致。计算时g取当地的数值。 【实验内容】 (1)安装计时器时竖直架稳，计时器的两限位孔必须在同一竖直线上，以减少重物带动纸带下落过程受到的阻力。 (2)实验时必须先接通电源，然后松开纸带让重物下落。 (3)测量下落高度时，必须从起始点算起。选取的各计数点要离起始点远些，约40㎝即可，可减少物体下落距离h的测量误差。 【注意事项】 (4)实验中因不需要知道动能和势能的具体数值，故不需测物体的质量m。 (5)实际上重物和纸带下落过中要克服阻力做功，所以动能的增加量要小于势能的减少量。 (6)纸带的上端最好不要悬空提着，要保证重物下落的初速度为零，并且纸带上打出的第一个点是清晰的小点。 (7)纸带挑选的标准是第一、二两点间的距离接近2mm。 【注意事项】 思考探究： 如果某同学打出的纸带不小心遗失了前面的一小段，应该如何处理？ 【实验练习】 1、 在“验证机械能守恒定律”的实验中，下面叙述正确的是 [ ] A．应用天平称出重物的质量 。 B．应当选用点迹清晰，第一、二两点距离约2mm的纸带进行测量。 C．操作时应先放纸带，后接通电源 。 D．打点计时器应接在电压为4～6V的直流电源上 。 答案：B 2、在验证重锤自由下落过程中机械能守恒的实验中，下列说法正确的是 [ ] A．实验时，应先接通打点计时器，等打点稳定后再释放纸带 B．必须用天平称量所用重锤的质量 C．为了方便，应在打下的纸带上每5个点取一个计数点进行测量和计算 D．