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1、一 寸 光 阴 不 可 轻 20 -20 学年度第二学期高一物理学科导学案 NO 主备人: 审核: 拟用时间:第 周( 月 日-月 日)课题:7.9 实验:验证机械能守恒定律班级_姓名_学号_学习目标定位1、会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度;2、掌握验证机械能守恒定律的实验原理。自主落实学案1.实验目的:验证机械能守恒定律2.实验原理:(1)只有重力做功的自由落体运动中,物体的重力势能和动能可以互相转化,但总的机械能守恒.利用打点计时器在纸带上记录下物体自由下落的高度h及计算出瞬时速度v,从而验证物体在自由下落过程中重力势能的减少量Ep=mgh与物体动能的增加量Ek=相等。(2)纸带
2、上某两点的距离等于重物下落的高度,这样就能得到下落过程中势能的变化。再测出这两点的速度,从而得到它在各点的动能。比较这两点动能变化和势能变化,就能验证机械能是否守恒。3.实验器材:铁架台(带铁夹);打点计时器;重锤(带纸带夹);纸带;复写纸片;导线;毫米刻度尺;低压交流电源。4.实验步骤:(1)装置:竖直架稳打点计时器,使打点计时器限位孔与纸带在同一直线上,以减小纸带受到的阻力。(2)将长约1 m的纸带用小夹子固定在重物上后穿过打点计时器,用手提着纸带,使重物静止在靠近打点计时器的地方。(3)接通电源,松开纸带,让重物自由下落,计时器就在纸带上打下一系列的点。(4)换几条纸带,重做上面的实验。
3、(5)在取下的纸带中挑选第一、二两点间距离接近2 mm且点迹清楚的纸带进行测量,先记下第一点O的位置,再任意取五个点1、2、3、4、5用刻度尺测量距O点的相应距离如图所示:为了减小测量h值的相对误差,选取的各个计数点要离起点远一些,纸带也不易过长,有效长度可在60 cm80 cm之内.(6)用公式计算出各点对应的瞬时速度v1、v2、v3(7)利用公式Ep=mgh计算出各计数点与第一个点的重力势能的减少量。(8)比较动能增加量及重力势能的减少量的大小,看一看在误差允许的范围内两者是否相等,从而验证机械能是否守恒。因不需要知道动能和势能的具体数值,所以不需要测量重物的质量。4.实验误差的来源与分析
4、(1)实验中,重物和纸带下落过程中要克服阻力(主要是打点计时器的阻力)做功,使得动能的增量必定稍小于重力势能减少量,造成系统误差.(2)再者,实验中长度的测量也可造成偶然误差.(3)其次,实验操作过程中,能否保证纸带上第一、二两个实验点间距等于2 mm,以确保打第一点时重锤速度为零,也是误差形成因素之一.典型题例导析例1 做“验证机械能守恒定律”的实验步骤有:A.把打点计时器固定在铁架台上,并用导线将打点计时器接在低压交流电源上B.将连有重物的纸带穿过限位孔,用手提着纸带,让手尽量靠近打点计时器C.松开纸带、接通电源D.更换纸带,重复几次,选用点迹清晰且第1、2两点间距为2 mm的纸带E.用天
5、平称出物体的质量,利用mgh=验证机械能守恒定律在上述实验步骤中错误的是_ _和 _。多余的是 _。例2 某同学做“验证机械能守恒定律”实验,不慎将一条选择好的纸带的前面一部分破坏了,剩下了一段纸带上的各个点间的距离,他测出的结果如图所示,已知打点计时器工作频率为50 Hz,重力加速度g=9.8 m/s2.利用这段纸带说明重锤通过2、5两点时机械能守恒.同步落实演练1在“验证机械能守恒定律”的实验中,需要直接测量的数据是( )A质量 B下落时间 C下落高度 D瞬时速度2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,用刻度尺测量出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,可知重物由O点运动到B 点时.(1)重力势能的减少量为多少?(2)动能的增加量是多少?(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?2