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1、第七章 机械能守恒定律 第9节节 实验实验 验证验证 机械能守恒定律 实验实验 目的 验证机械能守恒定律 实验实验 原理 通过实验 测出做自由落体运动物体的重力势能的减少量 和相应过程动能的增加量 若二者相等 说明机械能守恒 从 而验证机械能守恒定律 实验实验 器材 打点计时器 电源 纸带 复写纸 重物 刻度尺 带有 铁夹的铁架台 导线 实验实验 步骤骤 1 安装 将打点计时器固定在铁架台上 用导线将打点计 时器与低压交流电源相连接 2 接电电源 打纸带纸带 把纸带的一端在重物上用夹子固定 好 另一端穿过打点计时器的限位孔 用手提着纸带使重物停 靠在打点计时器附近 接通电源 待打点稳定后松开纸
2、带 让 重物自由下落 重复几次 打下3 5条纸带 3 选纸带选纸带 选取点迹较为清晰的 挑选纸带上第一个点 及距离第一个点较远的点 并依次标上0 1 2 3 4 数据测测量 测出0到点1 点2 点3 的距离 即为 对应的下落高度h1 h2 h3 误误差分析 1 本实验的误差主要来自于空气阻力及纸带和计时器限位 孔之间的摩擦 故重力势能的减少量应等于动能增加量和克服 阻力做功之和 所以动能的增加量应略小于重力势能的减少量 2 偶然误误差 测量长度时会带来误差 减小误差的办法是 1 测距离时都应从打第一个点O点量起 2 多测几次取平均值 3 系统误统误 差 实验中重物和纸带下落过程中要克服阻力 主
3、要是打点计时 器的阻力 做功 故动能的增加量 Ek必定稍小于重力势能的减 少量 Ep 用如图所示 的实验装置做 验证机械能守恒定律 的实验 实验所用的电源为学生电源 输出电压为6 V的交流电和直流电两种 重物从高处由静 止开始下落 打点计时器在重物拖着的纸带 上打出一系列的点 选取点迹清晰的纸带进 行测量 即可 验证机械能守恒定律 下面 列举了该实验的几个操作步骤 一 实验实验 器材及步骤骤 A 按照图示的装置安装器材 B 将打点计时器接到电源的直流输出端上 C 用天平测量出重物的质量 D 释放悬挂纸带的夹子 同时接通电源开关打出一条纸 带 E 测量打出的纸带上某些点之间的距离 F 根据测量的
4、结果计算重物下落过程中减少的重力势能 是否等于增加的动能 指出其中操作不恰当的或者没有必要进行的步骤 并说明 原因 解析 操作B是错误错误 的 应该应该 接到电电源的交流输输出端 操 作D是错误错误 的 应应先接通电电源 待打点计时计时 器工作稳稳定后再释释 放纸带纸带 操作C没必要 根据测测量原理 重物的动动能和势势能表 达式中都包含了质质量m 可以约约去 答案 见解析 在 验证机械能守恒定律 的实 验中 已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz 查得当地的重 力加速度g 9 80 m s2 某同学选择了一条理想的纸带 用刻度 尺测量时各计数点对应刻度尺上的读数如图所示 图中O点是 打点计时器打出的第一个点 A B C D分别是每打两个点 取出的计数点 根据以上数据 可知重物 质量为m 由O点运动 到B点时 二 实验实验 数据的处处理及误误差分析 1 重力势能的减少量为 2 动能的增加量为 3 根据计算的数据可得出什么结论 产生误差的主要原因 是什么 3 从 1 2 中计计算的数据得出在实验误实验误 差允许许的范围围内 重物减少的重力势势能等于其动动能的增加 机械能守恒 重物减少的重力势势能略大于其增加的动动能 原因是重物在 下落时时要受到阻力作用 打点计时计时 器对纸带对纸带 的摩擦力 空气阻 力 克服阻力做功 答案 1 1 911m 2 1 864m 3 见解析 谢谢观看
