验证机械能守恒定律VIP专享VIP免费

§7.9验证机械能守恒定律1、什么叫机械能守恒？2、机械能守恒的条件是什么？3、自由落体运动的物体，机械能守恒吗？4、如何推导机械能守恒的表达式？学习目标•理解实验的设计思路，明确实验中需要直接测量的物理量•知道实验中选取测量点的有关要求，会根据实验中打出的纸带测定物体下落的距离，掌握测量物体运动的瞬时速度的方法•能正确进行实验操作，能够根据实验数据的分析得出实验结论•能定性的分析产生实验误差的原因本实验中的具体表达式BAABmghmghmvmv222121本实验借助验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律自由落体运动要证明上式是否成立，需要测量哪些物理量？如何测量这些物理量？•在只有重力做功的自由落体运动中,物体的动能向势能转化但机械能守恒.设物体的质量为m,从静止开始下落,下落高度为h时速度为v,则应有:½mv2=mgh,或v=√2gh.由此可知,只要测出下落高度h和相应的瞬时速度v,再利用当地的重力加速度g的值,即可对½mv2和mgh进行比较,若相等,则机械能得以验证.很明显,物体质量m的具体值不需测定.22211122mghmvmv实验器材：打点计时器、纸带、复写纸、重物、毫米刻度尺、铁架台（带铁夹）、学生电源等。夹子打点计时器纸带重物？铁架台测量这些物理量，需要哪些器材？问题1、选择重物时，选轻一点的好还是重一点的好？为什么？我们要求重物作自由落体运动，而阻力是不可避免地存在的，为了减少阻力对实验的影响，应采用密度较大体积较小的重物。问题2、安装打点计时器时，应注意什么问题？计时器平面与纸带限位孔调整在竖直方向，计时器要稳定在铁架台上，并将计时器伸出桌外。问题3、这样做的目的是什么?减小纸带与限位孔的摩擦带来的实验误差；保证重物有足够的下落空间，以便在纸带上能够打出较多的点，有利于进行计算．问题4、实验时，接通电源和释放纸带的顺序怎样？先通电源，再释放纸带问题5、释放纸带时应注意什么问题？释放重物前，重物应靠近打点计时器，以便能打出较多的点。拉稳纸带的上端，确保重物由静止释放。4、选择合适的纸带，处理数据。5、整理器材，使器材复位。3、更换纸带，重复几次。1、将打点计时器固定在铁架台上，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。(竖直、稳定）2、用手提着纸带使重物停靠在打点计时器附近。然后先接通电源，再松开纸带，让重物自由下落。问题讨论问题讨论11本实验要不要测量物体的质量？mgh=mv212gh=v212无需测量物体的质量如果实验要求计算势能和动能的具体数据，那就必须要知道物体的质量。纸带上的第一个点为计时起点0（起始点的速度应该为零，即打点计时器在纸带上打下第一个点时纸带刚开始下落）。gh=v21212x=gt2=×9.8×0.022m≈2×10-3m=2mm12h起始点对于实际获得的纸带，如何判定纸带上的第一个点就是纸带刚开始下落时打下的呢？纸带上的头两个点间的距离应接近2mm。问题讨论问题讨论22思考思考可以回避起始点吗（即处理纸带时可以不用到起始点吗）?我们可以选取A、B两点，比较它们的机械能EA和EB。若以点B为0势能点，则有：EKA＋mgΔh＝EKBΔhAB如何测量物体的瞬时速度?x=vA(2t)+a(2t)212—vAC==vA+atx2t—vB=vA+atvB=vACvv0tvAt2tvBvC做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度，等于相邻两点间的平均速度。问题讨论问题讨论33注注意意事事项项4、实验用的纸带一般小于1m，从起始点开始大约能打出20个点左右。末位置的点可选择倒数第一个点或倒数第二个点，从这一个点向前数4～6个点当初位置的点，可以减小这两个点的瞬时速度以及两点之间距离（高度h）测量的误差。1、安装打点计时器时，必须使两纸带限位孔在同一竖直线上，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，可使空气阻力减小。3、选用纸带时应尽量挑选第一、二点间距接近2mm的点迹清晰且各点呈一条直线的纸带。误差分析误差分析1、偶然误差：测量长度时会带来误差2、系统误差：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，故动能的增加量ΔEK必定稍小于势能的减少量ΔEP。为了减小这种误差:①尽量减小纸带与限...