【课堂新坐标】(新课标)2015-2016学年高中物理第7章机械能守恒定律9实验验证机械能守恒定律课件剖析.ppt

服/务/教/师 免/费/馈/赠 返回菜单 配人教版物理·必修2 自主学习·基础知识 合作探究·重难疑点 服/务/教/师 免/费/馈/赠 返回菜单 配人教版物理·必修2 一、实验目的 1．会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度． 2．掌握利用自由落体运动验证机械能守恒定律的原理和方法． 二、实验原理 让物体自由下落，忽略阻力情况下物体的机械能守恒，有两种方案验证物体的机械能守恒： 方案一：以物体自由下落的位置O为起始点，测出物体下落高度h时的速度大小v，若mv2＝mgh成立，则可验证物体的机械能守恒．两个主要测量的物理量为： (1)物体下落高度的测量：通过纸带用刻度尺测出O点到第n个点的距离h. (2)物体瞬时速度的测量、计算：纸带上第n个点的瞬时速度等于这个点前后相邻两点间的平均速度vn＝(hn＋1、hn－1分别为第n＋1个点、第n－1个点到第一个点的距离)． 方案二：测出物体下落高度h过程的初、末时刻的速度v1、v2，v1、v2的计算方法与方案一的相同．若关系式mv－mv＝mgh成立，则物体的机械能守恒． 三、实验器材 铁架台(带铁夹)、电火花打点计时器、墨粉纸盘(或电磁打点计时器、复写纸、低压交流电源)、重物(带纸带夹子)、纸带、导线、毫米刻度尺.一、实验步骤 1．安装置：按图7-9-1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． 图7-9-1 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．更换纸带重复做3～5次实验． 3．选纸带：选取点迹较为清晰且有两点间的距离约为2 mm的纸带，把纸带上打出的两点间的距离为2 mm的第一个点作为起始点，记作O，在距离O点较远处再依次选出计数点1、2、3… 4．测距离：用刻度尺测出O点到1、2、3…的距离，即为对应下落的高度h1、h2、h3… 二、数据处理 1．计算各点对应的瞬时速度：记下第1个点的位置O，在纸带上从离O点适当距离开始选取几个计数点1、2、3…并测量出各计数点到O点的距离h1、h2、h3…再根据公式vn＝，计算出1、2、3、4、…n点的瞬时速度v1、v2、v3、v4…vn. 2．机械能守恒验证： 方法一：利用起始点和第n点． 从起始点到第n个计数点，重力势能减少量为mghn，动能增加量为mv，计算ghn和v，如果在实验误差允许的范围内ghn＝v，则机械能守恒定律得到验证． 方法二：任取两点A、B. 从A点到B点，重力势能减少量为mghA－mghB，动能增加量为mv－mv，计算ghAB 和v－v，如果在实验误差允许的范围内ghAB＝v－v，则机械能守恒定律得到验证． 方法三：图象法． 计算各计数点v2，以v2为纵轴，以各计数点到第一个点的距离h为横轴，根据实验数据绘出v2-h图线．若在误差许可的范围内图象是一条过原点且斜率为g的直线，则验证了机械能守恒定律． 图7-9-2 三、误差分析 1．在进行长度测量时，测量及读数不准造成误差． 2．重物下落要克服阻力做功，部分机械能转化成内能，下落高度越大，机械能损失越多，所以实验数据出现了各计数点对应的机械能依次略有减小的现象． 3．由于交流电的周期不稳定，造成打点时间间隔变化而产生误差． 4．测量时采取多次测量求平均值来减小偶然误差，安装打点计时器使两限位孔中线竖直，并且选择质量适当大些、体积尽量小些的重物来减小系统误差． 四、注意事项 1．减小误差的措施与操作规范 误差来源 减小误差的措施 实验注意事项 阻力的影响 设法减小阻力 打点计时器应安装稳固，限位孔在一竖直线上，减小纸带与限位孔间的摩擦阻力 减小重物体积可减小空气阻力 增大重物重力 选用密度大的重物，一般用铁块 实验操作不当 调节打点计时器 注意将电磁打点计时器接在低压交流电源上，调节好振针的长度，使点迹清晰 注意释放纸带与接通电源的顺序 接通电源，待打点计时器工作稳定后再释放纸带让重物下落 选择纸带 选择点迹清晰的纸带，最好是第1点和第2点间距接近2 mm的纸带 测量误差　　 h误差 防止分段测量增大误差 各点对应的下落高度均从起点测量，不可用累加法，否则将增大误差 v误差 减小相对误差 用vn＝比用vn＝相对误差小 2.纸带选取： (1)以第一个点为起点时，要验证的是mv＝mghn，必须保证纸带上的第一个点为重物静止释放时打的点，所以前两个点的间距为h＝gt2＝×10×(0.02)2m＝2 mm. (2)以下落中某点为起点时，要验证的是mv－mv＝mghAB，这时选择纸带不需要满足前两点间距为2 mm.3．计算速度时不能用v＝gt或v＝，否则就犯了