驗證機械能守恒定律物理實驗

一. 教學內(nèi)容：驗證機械能守恒定律實驗問題歸納

二. 學習目標：

1、掌握機械能守恒定律的實驗原理、實驗步驟及誤差分析。

2、驗證機械能守恒定律物理實驗：深刻理解驗證機械能守恒定律實驗所涉及的習題類型及相關解法。

三. 考點地位：

機械能守恒定律是高中階段實驗問題的重點內(nèi)容，從近幾年高考試題實驗題出題的特點來看，表現(xiàn)為一電學實驗和一個非電學實驗的組合，驗證機械能守恒定律的實驗是我們備考非電學實驗的重點內(nèi)容。

四. 知識體系：

1、實驗目的：

驗證機械能守恒定律。

2、實驗原理

通過實驗，分別求做自由落體運動物體的重力勢能的減少量和相應過程動能的增加量。若二者相等，說明機械能守恒，從而驗證機械能守恒定律：

(3)從打出的幾條紙帶中挑選第一、二點間的距離接近2mm且點跡清晰的紙帶進行測量，記下第一個點的位置O，并在紙帶上從任意點開始依次選取幾個點1、2、3、4，并量出各點到O點的距離

，計算相應的重力勢能減少量

(4)測出一系列計數(shù)點到第一個點的距離

，根據(jù)公式

。

(5)比較

是否相等。

5、實驗結(jié)論

在重力作用下，物體的重力勢能和動能可以互相轉(zhuǎn)化，但總的機械能守恒。

例1. 在驗證機械能守恒定律的實驗中

(1)從下列器材中選出實驗所必需的，其編號為____________。

A. 打點計時器(包括紙帶); B. 重物;

C. 天平; D. 毫米刻度尺;

E. 秒表; F. 運動小車

(2)打點計時器的安裝放置要求為___________;開始打點計時的時候，應先_________，然后____________。

(3)實驗中產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因主要是_________，使重物獲得的動能往往__________。為減小誤差，懸掛在紙帶下的重物應選擇____________。

(4)如果以

圖線是_________，該線的斜率等于____________。

解析：(1)選出的器材有：打點計時器(包括紙帶)，重物，毫米刻度尺，編號分別為：A、B、D。注意因

，故m可約去，不需要用天平。

(2)打點計時器安裝時，底板要豎直，這樣才能使重物在自由落下時，受到的阻力較小。開始記錄時，應先給打點計時器通電打點，然后再放下重物，讓它帶著紙帶一同落下。

(3)產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的主要原因是紙帶通過打點計時器時的摩擦阻力，使得重物獲得的動能小于它所減少的重力勢能。為減小誤差，重物的質(zhì)量應選大一些的。

(4)描繪出來的

變式1. (2007?長春質(zhì)檢)用如圖所示的實驗裝置來驗證機械能守恒定律。實驗所用的電源為學生電源，輸出電壓為6V的交變電流和直流電兩種。重錘從高處由靜止開始落下，重錘上拖著的紙帶通過打點計時器打出一系列的點，對紙帶上的點的痕跡進行測量，即可驗證機械能守恒。

下面列舉了該實驗的幾個操作步驟：

A. 按照上圖所示的裝置安裝器材;

B. 將打點計時器接到電源的直流輸出端上;

C. 用天平測量出重錘的質(zhì)量;

D. 釋放懸掛紙帶的夾子，同時接通電源開關打出一條紙帶;

E. 測量打出的紙帶上某些點之間的距離;

F. 根據(jù)測量的結(jié)果計算重錘下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動能。

指出其中沒有必要進行的或者操作不恰當?shù)牟襟E，將其選項對應的字母填在下面的空行內(nèi)，并說明其原因。

答：_______________________________________________________________________ _________________________________________________________________________。

答案：步驟B是錯誤的，應該接到電源的交流輸出端。步驟D是錯誤的，應先接通電源，待打點穩(wěn)定后再釋放紙帶，步驟C是不必要的，因為根據(jù)測量原理，重錘的動能和勢能都包含了質(zhì)量m，可以約去。

問題2、數(shù)據(jù)的記錄與處理問題：

例2. 在做驗證機械能守恒定律的實驗時，若打出的紙帶前段不清楚，但從A-E卻是清楚的，數(shù)據(jù)如圖所示，單位是cm，你能據(jù)此驗證重物下落過程中機械能是否守恒嗎?要求：

(1)簡述判斷方法;

(2)寫出運算過程;

(3)得出結(jié)論;

(4)算出A點是第幾個點。

本文來自：逍遙右腦記憶 http://www.yy-art.cn/gaozhong/800889.html

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