高中物理 第四章 機械能和能源 第5節(jié) 驗證機械能守恒定律實驗報告素材 粵教版必修2(通用)

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1、第5節(jié) 驗證機械能守恒定律 一、實驗介紹 1.實驗目的:驗證機械能守恒定律。 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,并計算它們對應的重力勢能填入表格; 6、計算各點對應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,復寫紙,紙帶,秒表,低壓直流電源,導線,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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