《第四课时实验6：验证机械能守恒定律》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第四课时实验6：验证机械能守恒定律（41页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第四课时实验6：验证机械能守恒定律,验证机械能守恒定律,1在只有重力做功的自由落体运动中，物体的重力势能和动能互相转化，但总的机械能保持不变若物体某时刻瞬时速度为v，下落高度为h，则重力势能的减少量为mgh，动能的增加量为 mv2，看它们在实验误差允许的范围内是否相等，若相等则验证了机械能守恒定律,铁架台(含铁夹)，打点计时器，学生电源，纸带，复写纸，导线，毫米刻度尺，重物(带纸带夹),1器材安装：如下图所示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，此时电源开关应为断开状态,2打纸带：把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，用手竖直提起纸带，使重物
2、停靠在打点计时器下方附近应先接通电源，待计时器打点稳定后再松开纸带，让重物自由下落，打点计时器应在纸带上打出一系列的点取下纸带，换上新的纸带重打几条(35条)纸带 3选纸带：在打出的纸带中挑选出一条点迹清晰的理想纸带,4数据处理：在第一个打点上标出O，并从稍靠后的某一点开始，依次标出1、2、3、4并量出各点到位置O的距离h1、h2、h3、h4.用公式vn ，计算出各点对应的瞬时速度v1、v2、v3、v4,1打点计时器要稳定地固定在铁架台上，打点计时器平面与纸带限位孔调整在竖直方向，以减小摩擦阻力 2应选用质量和密度较大的重物，增大重力可使阻力的影响相对减小，增大密度可以减小体积，可使空气阻力减
3、小 3实验中，需保持提纸带的手不动，且保证纸带竖直，待接通电源，打点计时器工作稳定后，再松开纸带,4测量下落高度时，为了减小测量值h的相对误差，选取的各个计数点要离起始点远一些，纸带也不易过长，长度可在6080 cm之间,1本实验中因重物和纸带在下落过程中要克服各种阻力(空气阻力、打点计时器阻力)做功，故动能的增加量Ek稍小于重力势能的减少量Ep，即EkEp，这属于系统误差改进的办法是调整器材的安装，尽可能地减小阻力 2本实验的另一个误差来源于长度的测量，属偶然误差减小误差的办法是测下落距离时都从0点量起，一次将各打点对应的下落高度测量完或者多次测量取平均值来减小误差,在“验证机械能守恒定律”
4、的实验中 (1)从下列器材中选出实验所必须的，其编号为_ A打点计时器(包括纸带) B重物 C天平 D毫米刻度尺E.秒表 F运动小车 (2)打点计时器的安装放置要求为_；开始打点计时的时候，应先_，然后_,(3)实验中产生系统误差的原因主要是_，使重物获得的动能往往_为减小误差，悬挂在纸带下的重物应选择_,【解析】 (1)选出的器材有：打点计时器(包括纸带)，重物，毫米刻度尺，编号分别为：A、B、D.注意因mgh mv2，而m可约去，不需要用天平 (2)打点计时器安装时，底板要竖直，这样才能使重物在自由落下时，受到的阻力较小，开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后再放下重物，让它带着纸带一
5、同落下,(3)产生系统误差的主要原因是纸带通过打点计时器时的摩擦阻力，使得重物获得的动能小于它所减少的重力势能为减小误差，重物的质量应选大一些的 (4)描绘出来的 h图线是一条通过坐标原点的倾斜直线，它的斜率即为重力加速度,某实验小组利用如下图甲所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒,(1)实验前需要调整气垫导轨底座使之水平，利用现有器材如何判断导轨是否水平？ _. (2)如图乙所示(经放大后的)，游标卡尺测得遮光条的宽度d_cm；实验时将滑块从图示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间t1.2102 s，则滑块经过光电门时的瞬时速度为_m/s.在本次实验中还需要
6、测量的物理量有：钩码的质量m、_和_(文字说明并用相应的字母表示),(3)本实验通过比较_和_在实验误差允许的范围内是否相等(用测量的物理量符号表示)，从而验证系统的机械能守恒,【答案】 (1)接通气源，将滑块静置于气垫导轨上，若滑块基本保持静止，则说明导轨是水平的(或取下钩码，轻推滑块，滑块基本能做匀速直线运动) (2)0.52 0.43 滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离s 滑块的质量M,1利用重锤下落验证机械能守恒定律的实验中，下面叙述正确的是 ( ) A应该用天平称出物体的质量 B应该选用点迹清晰，特别是第一点没有拉成长条的纸带 C操作时应在接通电源的同时放开纸带 D打点计时器应接在
7、电压为46 V的直流电源上 【答案】 B,2关于验证机械能守恒定律实验，下面列出一些实验步骤： A用天平称出重物和夹子的质量 B将重物系在夹子上 C将纸带穿过打点计时器，上端用手提着，下端夹在系有重物的夹子上，再把纸带向上拉，让夹子静止靠近打点计时器处 D把打点计时器接在学生电源的交流输出端，把输出电压调至6 V(电源暂不接通),E把打点计时器用铁夹固定在放在桌边的铁架台上，使两个限位孔在同一竖直线上 F在纸带上选取几个点，进行测量并记录数据 G用秒表测出重物下落时间 H接通电源，待打点计时器工作稳定后释放纸带 I切断电源 J更换纸带，重新进行两次实验 K在三条纸带中，选出较好的一条 L进行计
8、算，得出结论，完成实验报告 M拆下导线，整理器材,对于本实验以上步骤中，不必要的有_；正确步骤的合理顺序是_(填写代表字母) 【解析】 根据实验原理和操作步骤可知不必要的有A、G；正确步骤的合理顺序是E、D、B、C、H、I、J、K、F、L、M. 【答案】 AG EDBCHIJKFLM,3利用下图所示的装置验证机械能守恒定律图中AB是固定的光滑斜面，斜面的倾角为30，1和2是固定在斜面上适当位置的两个光电门，当光电门中有物体通过时与它们连接的光电计时器(都没有画出)能够显示挡光时间让滑块从斜面的顶端滑下，光电门1、2各自连接的光电计时器显示的挡光时间分别为5.00102 s、2.00102 s已
9、知滑块质量为2.00 kg，滑块沿斜面方向的长度为5.00 cm，光电门1和2之间的距离为0.54 m，g9.80 m/s2，取滑块经过光电门时的速度为其平均速度,(1)滑块通过光电门1时的速度v1_ m/s，通过光电门2时的速度v2_ m/s； (2)滑块通过光电门1、2之间的动能增加量为_ J，重力势能的减少量为_ J.,【答案】 (1)1 m/s 2.5 m/s (2)5.25 J 5.292 J,4如图所示，两个质量各为m1和m2的小物块A和B，分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端，已知m1m2.现要利用此装置验证机械能守恒定律,(1)若选定物块A从静止开始下落的过程进行测量，则需要测量的
10、物理量有_(在横线上填入选项前的编号) 物块的质量m1、m2； 物块A下落的距离及下落这段距离所用的时间； 物块B上升的距离及上升这段距离所用的时间； 绳子的长度,(2)为提高实验结果的准确程度，某小组同学对此实验提出以下建议： 绳的质量要轻 在“轻质绳”的前提下，绳子越长越好； 尽量保证物块只沿竖直方向运动，不要摇晃； 两个物块的质量之差要尽可能大 以上建议中确实对提高准确程度有作用的是_(在横线上填入选项前的编号),(3)写出一条上面没有提到的对提高实验结果准确程度有益的建议： _. 【解析】 (1)通过连结在一起的A、B两物体验证机械能守恒定律即验证系统的势能变化与动能变化是否相等，A、
11、B连结在一起，A下降的距离一定等于上升的距离；A、B的速度大小总是相等的，故、只测其中之一即可，不需要测量绳子的长度填或.,(2)如果绳子质量不能忽略，则A、B组成的系统势能将有一部分转化为绳子的动能，从而为验证机械能守恒定律带来误差；若物块摇摆，则两物块的速度有差别，为计算系统的动能带来误差；两个物块质量差较大时，就可以使两物体下降过程时间变短，由计时所带来的误差影响就会越大，故正确选项. 【答案】 (1)或 (2) (3)例如：“对同一高度进行多次测量取平均值”；“选取受力后相对伸长尽量小的绳”；等等,5光电计时器是物理实验中经常用到的一种精密计时仪器，它由光电门和计时器两部分组成，光电门的一臂的内侧附有发光装置(发射激光的装置是激光二极管，发出的光束很细)，如图中的A和A，另一臂的内侧附有接收激光的装置，如图中的B和B，当物体在它们之间通过时，二极管发出的激光被物体挡住，接收装置不能接收到激光信号，同时计时器就开始计时，直到挡光结束光电计时器停止计时，故此装置能精确地记录物体通过光电门所用的时间现有一小球从两光电门的正上方开始自由下落，如下图所示，,(1)若要用这套装置来验证机械能守恒定律，则要测量的物理量有_(每个物理量均用文字和字母表示，如高度H) (2)验证机械能守恒定律的关系式为_,
