第五讲　实验六：验证机械能守恒定律.ppt

第五讲实验六：验证机械能守恒定律第五讲实验六：验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律铁架台铁架台(含铁夹含铁夹)、打点计时器、学生电源、纸带、复写纸、导线、打点计时器、学生电源、纸带、复写纸、导线、毫米刻度尺、重物毫米刻度尺、重物(带纸带夹带纸带夹)一、实验步骤一、实验步骤1按图所示将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上，按图所示将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上，接好电路接好电路2打纸带：将纸带的一端用夹子固定在重物上，另一端穿过打点打纸带：将纸带的一端用夹子固定在重物上，另一端穿过打点计时器的限位孔用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方先计时器的限位孔用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方先接通电源，后松开纸带，让重物带着纸带自由下落接通电源，后松开纸带，让重物带着纸带自由下落更换纸带重复做更换纸带重复做35次实验次实验1安装打点计时器时要竖直架稳，使其两限位孔在同一竖直平面安装打点计时器时要竖直架稳，使其两限位孔在同一竖直平面内以减少摩擦阻力内以减少摩擦阻力2重物应选用质量大、体积小、密度大的材料重物应选用质量大、体积小、密度大的材料3应先接通电源，让打点计时器正常工作后，再松开纸带让重物应先接通电源，让打点计时器正常工作后，再松开纸带让重物下落下落用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律重锤由静止开始用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律重锤由静止开始落下，重锤上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上的落下，重锤上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上的点进行测量，即可验证机械能守恒定律点进行测量，即可验证机械能守恒定律(1)下面列举了该实验的几个操作步骤：下面列举了该实验的几个操作步骤：()A按照图示装置安装好器材按照图示装置安装好器材B将打点计时器接到直流电源上将打点计时器接到直流电源上C先松开悬挂纸带的夹子，后接通电源打出一条纸带先松开悬挂纸带的夹子，后接通电源打出一条纸带D根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能增加的动能指出其中没有必要进行的或者操作不恰当的步骤，填写选项对应指出其中没有必要进行的或者操作不恰当的步骤，填写选项对应的字母的字母_(2)利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度的数值如图乙所利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度的数值如图乙所示，根据打出的纸带，选取纸带上打出的连续五个点示，根据打出的纸带，选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E.测量出测量出A点距打下的第一个点点距打下的第一个点O距离为距离为x0，点，点A、C间的距离为间的距离为x1，点，点C、E间的距离为间的距离为x2，使用交流电的频率为，使用交流电的频率为f，则根据这些条件计算重锤下落，则根据这些条件计算重锤下落的加速度的表达式为的加速度的表达式为a_，打点，打点C时重锤的速度时重锤的速度v_.某同学利用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律该同学某同学利用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律该同学经正确操作得到打点纸带，在纸带后段每两个计时间隔取一个计数点，经正确操作得到打点纸带，在纸带后段每两个计时间隔取一个计数点，依次为依次为1、2、3、4、5、6、7，测量各计数点到第一个点的距离，测量各计数点到第一个点的距离h，并正，并正确求出打相应点时的速度确求出打相应点时的速度v.各计数点对应的数据见下表：各计数点对应的数据见下表：请在图乙坐标中，描点作出请在图乙坐标中，描点作出v2h图线；由图线可知，重锤下落的图线；由图线可知，重锤下落的加速度加速度g_m/s2(保留三位有效数字保留三位有效数字)；若当地的重力加速度；若当地的重力加速度g9.80 m/s2，根据作出的图线，能粗略验证自由下落的重锤机械能守恒的，根据作出的图线，能粗略验证自由下落的重锤机械能守恒的依据是依据是_计数点计数点1234567h(m)0.124 0.194 0.279 0.380 0.497 0.630 0.777v(m/s)1.942.332.733.133.50v2(m2/s2)3.765.437.459.8012.3解析：解析：若机械能守恒，则满足若机械能守恒，则满足v22gh则则v2h图线的斜率表示当图线的斜率表示当地的重力加速度的地的重力加速度的2倍，所作的图线可求出斜率为倍，所作的图线可求出斜率为19.5，故，故g9.75 m/s2，误差允许的范围内误差允许的范围内gg，故机械能守恒，故机械能守恒答案：答案：如图所示如图所示9.75(9.699.79均可均可)图线为通过坐标原点的一条直线，所求图线为通过坐标原点的一条直线，所求g与与g基本相等基本相等(不说明不说明“通通过坐标原点过坐标原点”也给分也给分)某同学利用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律弧形轨道某同学利用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律弧形轨道末端水平，离地面的高度为末端水平，离地面的高度为H.将钢球从轨道的不同高度将钢球从轨道的不同高度h处静止释放，处静止释放，钢球的落点距轨道末端的水平距离为钢球的落点距轨道末端的水平距离为x.(1)若轨道完全光滑，若轨道完全光滑，x2与与h的理论关系应满足的理论关系应满足x2_(用用H、h表示表示)(2)该同学经实验测量得到一组数据，如下表所示：该同学经实验测量得到一组数据，如下表所示：请在坐标系上作出请在坐标系上作出x2h关系图关系图(3)对比实验结果与理论计算得到的对比实验结果与理论计算得到的x2h关系图线关系图线(如图所示如图所示)，自，自同一高度静止释放的钢球，水平抛出的速率同一高度静止释放的钢球，水平抛出的速率_(填填“小于小于”或或“大大于于”)理论值理论值h(101m)2.003.004.005.006.00 x2(101m2)2.623.895.206.537.78(4)从从x2h关系图线中分析得出钢球水平抛出的速率差十分显著，关系图线中分析得出钢球水平抛出的速率差十分显著，你认为造成上述偏差的可能原因是你认为造成上述偏差的可能原因是_( 3 ) 由 于 阻 力 的 影 响 ， 实 际 抛 出 速 率 小由 于 阻 力 的 影 响 ， 实 际 抛 出 速 率 小于理论值于理论值( 4 ) 主 要 是 摩 擦 力 的 影 响 ， 还 有 转 动 的主 要 是 摩 擦 力 的 影 响 ， 还 有 转 动 的因素因素练规范、练技能、练速度