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1、第5節(jié) 驗證機械能守恒定律
一、實驗介紹
1．實驗?zāi)康模候炞C機械能守恒定律。
2．實驗原理：本實驗驗證極其簡單情形下的機械能守恒──自由落體運動。而且，針對的是及其特殊的過程──從釋放點到某位置。
二、實驗器材：
鐵架臺(帶鐵夾)、電火花打點計時器、電源、重錘(帶紙帶夾子)、紙帶幾條、刻度尺。
活動三：學(xué)生進行實驗
三、實驗步驟：
1、按圖架穩(wěn)打點計時器，并將打點計時器接入電源；
2、將紙帶的一端用小夾子固定在重物上，使另一端穿過計時器的限位孔，用手豎直提著紙帶，使重物靜止在靠近計時器的地方；
3、接通電源，松開紙帶，讓重物自由下落，計時器就在紙帶上打下一系列小點；
4
2、、換幾條紙帶，重做上面的實驗；
5、從幾條打上了點的紙帶上挑選第一、二兩點間的距離接近2 mm且點跡清晰的紙帶進行測量，先記下打第一個點的位置0(或A)，再任意取1、2、3、4、5五個點，用刻度尺量出各點到0的距離，并計算它們對應(yīng)的重力勢能填入表格；
6、計算各點對應(yīng)的瞬時速度和動能并填入表格；
7、比較重力勢能減少量和動能的增加量，得出結(jié)論；
8、實驗完畢，整理器材。
四、數(shù)據(jù)處理與分析
依據(jù)剛才的實驗，我們采集整理以下信息：
各計數(shù)點
l
2
3
4
5
下落高度
速度
勢能
動能
3、
結(jié)論
各計數(shù)點
1
2
3
4
5
下落高度h/m
速度v/(m·s-1)
——
——
mgh/J
——
——
mv2/J
——
——
實驗結(jié)論：
Δh
A
B
思考4:可以回避起始點嗎（即處理紙帶時可以不用到起始點嗎）?
圖象法處理數(shù)據(jù);
五、誤差分析
1、偶然誤差：測量長度時會帶來誤差.
2、系統(tǒng)誤差：實驗中重物和紙帶下落過程中要克服阻力（主要是打點計時器的阻力）做功，故動能的增加量ΔEK 必定稍小于勢能的減少量Δ
4、EP 。
完成如下思考題：
（1）為進行“驗證機械能守恒定律”的實驗，有下列器材可供選用：鐵架臺，打點計時器，復(fù)寫紙，紙帶，秒表，低壓直流電源，導(dǎo)線，電鍵，天平。其中不必要的器材有：
；缺少的器材是 。
（2）在驗證機械能守恒定律時，如果以v2／2為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出的圖線應(yīng)是 ，才能驗證機械能守恒定律，其斜率等于 的數(shù)值。
（3）在做“驗證機械能守恒定律”的實驗時，用打點計時器打出紙帶如圖3所示，其中A點為打下的第一個點，0、1、2……為連續(xù)的計數(shù)點。現(xiàn)測得兩
5、相鄰計數(shù)點之間的距離分別為s1、s2、s3、s4、s5、s6，已知相鄰計數(shù)點間的打點時間間隔均為T。根據(jù)紙帶測量出的距離及打點的時間間隔，可以求出此實驗過程中重錘下落運動的加速度大小表達式為____ _____。在打第5號計數(shù)點時，紙帶運動的瞬時速度大小的表達式為___ _____。要驗證機械能守恒定律，為減小實驗誤差，應(yīng)選擇打下第_________號和第__________號計數(shù)點之間的過程為研究對象。
（4）某次“驗證機械能守恒定律”的實驗中，用6V、50Hz的打點計時器打出的一條無漏點的紙帶，如圖4所示，O點為重錘下落的起點，選取的計數(shù)點為A、B、C、D，
6、各計數(shù)點到O點的長度已在圖上標出，單位為毫米，重力加速度取9.8m/s2，若重錘質(zhì)量為1kg。
①打點計時器打出B點時，重錘下落的速度vB= m/s，重錘的動能EkB=
J。
②從開始下落算起，打點計時器打B點時，重錘的重力勢能減小量為 J。
③根據(jù)紙帶提供的數(shù)據(jù)，在誤差允許的范圍內(nèi)，重錘從靜止開始到打出B點的過程中，得到的結(jié)論是 。
［參考答案：（1）不必要的器材有：秒表、低壓直流電源、天平。缺少的器材是低壓交流電源、重錘、刻度尺。（2）通過原點的直線、g. （3）（s6+ s5+ s4- s3- s2 –s1）/9T 2，
（s5+ s6）/2T，1、5. （4）①1.175，0.69，0.69 ②0.69， ③機械能守恒。］
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