高中物理《驗證機械能守恒定律》課件3（16張PPT）（粵教版必修2）
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歡迎進入物理課堂 實驗 驗證機械能守恒定律 驗證自由下落過程中機械能守恒 圖示紙帶的左端是用夾子夾重物的一端 驗證機械能守恒定律 要多做幾次實驗 選點跡清楚 且第一 二兩點間距離接近2mm的紙帶進行測量 用刻度尺量出從0點到1 2 3 4 5各點的距離h1 h2 h3 h4 h5 利用 勻變速直線運動中間時刻的即時速度等于該段位移內的平均速度 算出2 3 4各點對應的即時速度v2 v3 v4 驗證與2 3 4各點對應的重力勢能減少量mgh和動能增加量mv2 2是否相等 由于摩擦和空氣阻力的影響 本實驗的系統(tǒng)誤差總是使 本實驗不需要測重物的質量 例1 驗證牛頓第二定律 及 驗證機械能守恒定律 這兩個實驗 它們的共同之處是 A 都要用打點計時器B 都要用天平測質量C 都要用刻度尺測位移D 都要計算瞬時速度 AC 練習1 在 驗證機械能守恒定律 的實驗中 需直接測量的物理量是 A 重物的質量B 重力加速度C 重物下落的高度D 與下落高度對應的重物的瞬時速度 C 例2 在 驗證機械能守恒定律 的實驗中 下列操作正確的是 A 先釋放重物 后接通電源B 用秒表測量重物下落的時間C 打完一條紙帶后 立即切斷電源D 每打完一條紙帶 活動復寫紙位置 CD 練習2 在驗證機械能守恒定律的實驗中要用到的器材和測量儀器有 A 打點計時器B 低壓交流電源C 秒表D 重錘E 鐵架臺和復夾F 紙帶G 刻度尺H 天平 ABDEFG 例3 在下面三個力學實驗中A 驗證牛頓第二定律B 驗證機械能守恒定律C 碰撞中的動量守恒 1 實驗中要使用打點計時器的有 2 實驗中要求物體通過某點即時速度的有 3 實驗中必須用天平測物體質量的有 4 實驗中要用刻度尺量長度的有 5 實驗中需要平衡摩擦力的有 AB B AC ABC A 練習3 在 驗證機械能守恒定律 的實驗中 1 現有器材是 打點計時器 低壓電源 紙帶 帶夾子的重物 刻度尺 天平 導線 鐵架臺 其中該實驗不需要的器材是 2 實驗中 要從幾條打上點的紙帶中挑選第一 二兩點間的距離接近 mm并且點跡清晰的紙帶進行測量 3 某學生在實驗中器材安裝正確 操作規(guī)范 所用交流電的頻率為50Hz 但驗證結果是重物增加的動能稍小于它減少的重力勢能 其主要原因是 天平 h gt2 2 10 0 022 2 0 002m 2mm 紙帶受到的摩擦和空氣阻力做負功 例4 某學生在驗證機械能守恒定律的實驗中有如下操作步驟 試按合理的順序步驟序號填在下面的線上 A 斷開電源 取下紙帶 選出前兩個點間距離接近2mm的紙帶 B 把紙帶固定在重錘上 C 將紙帶穿過打點計時器 并把紙帶上提使重錘停在靠近打點計時器的地方 D 把打點計時器固定在放于桌邊的鐵架臺上 并與低壓交流電源相連接 E 接通電源 同時釋放紙帶 F 求出重錘重力勢能的減少量 EP和動能的增加量 EK 比較 EP和 EK得出實驗結論 G 用刻度尺量出所選取的計數點到打下的第一個點0之間的距離 DBCEAGF 練習4 在驗證機械能守恒定律的實驗中 A 帶重錘的紙帶穿過打點計時器 用手將紙帶豎直提起B(yǎng) 用天平測出重錘的質量C 把打點計時器豎直固定在鐵架臺上D 把打點計時器接上低壓交流電源E 松開紙帶 使重錘自由下落F 閉合電鍵G 重做幾次 選出第一 二點間距離接近2mm 點子清晰的紙帶H 在紙帶上 記下第一個點的位置0 并在紙帶上依次選取幾個點標出0 1 2 3 I 計算出與各點對應的速度V1 V2 和測出各點到0點的距離h1 h2 把數據填入表格J 算出重物運動到點1 2 3 時減少的重力勢能以及增加的動能 進行驗證 在上述步驟中不必要的是 將必要的步驟前面的字母按合理的順序排列出來 C D A F E G H I J B 甲 S2 S12 8gT2 重力遠遠大于阻力 例5 在用自由落體運動驗證機械能守恒定律的實中 1 若用公式v gt計算瞬時速度進行驗證 打點計時器所接交流的頻率為50Hz 甲 乙兩條實驗紙帶 應選 紙帶為好 圖 2 若通過測量紙帶上某兩點間距離來計算瞬時速度進行驗證的話 設已測得點2到4點之間距離為S1 點0到點3之間距離為S2 打點周期為T 為驗證自重物開始下落到打點計時器打下點3這段時間內機械能守恒 實驗結果應滿足S1 S2 T之間的關系為 3 重物選取的原則應是 練習5 在用打點計時器驗證機械能守恒定律的實驗中 物體從靜止落下 并在紙帶上打下從0開始的一系列的點 已知所用電源頻率為50Hz 每打5個點取一個計數點 各計數點與第一個點0之間的距離見下表 1 則實驗所測重力加速度值為 2 計數點2所對應的即時速度值為 3 實驗中是否需要測出重物質量 因為 9 77m s2 197 95cm s 不需要 實驗并不需要知道動能和勢能的具體數值 根據mgh mv2 2可消去m 例6 為了驗證物體在自由下落過程中機械能是守恒的 將m 0 5kg的重物系上一紙帶 并將紙帶穿過打點計時器 當重物自由下落時 得到如圖所示的記錄紙帶 已知打點周期T 0 02s 設當地的重力加速度g 9 9m s2 計算打A B兩點時重物下落的速率VA VB 以A B兩點為例 驗證機械能是否守恒 Ek mgh 結論 1 5m s 2 1m s 0 54J 0 53J 在誤差允許范圍內機械能守恒 練習6 斜面長100cm 高60cm 某同學以質量為400g的小車沿斜面下滑來驗證機械能守恒定律 他從記錄小車運動的打點紙帶上選取了A B C D四個計數點 已知每相鄰兩點間對應的時間間隔為0 1s A與B B與C C與D之間的距離分別為10cm 15cm 20cm 則小車由紙帶上對應打B點時運動到打C點時 小車動能增加了 J 重力勢能減小了 J 實際上此過程機械能并不守恒是由于 若減小斜面傾角 將使本實驗的誤差 填 增大 減小 不變 增大 0 3 0 35 摩擦力對小車做了功 例七 在 驗證機械能守恒定律 的實驗中 已知打點計時器所用電源的頻率為50Hz 查得當地的重力加速度g 9 80m s2 測得所用的重物的質量為1 00kg 實驗運用公式mv2 2 mgh時 從幾條打上點的紙帶中挑選第一第二點間的距離接近 mm并且點跡清楚的紙帶 如圖所示 進行測量 把第一個點記作O 另選連續(xù)的4個點A B C D作為測量的點 經測量知道A B C D各點到O點的距離分別19 63cm 23 74cm 28 22cm 33 12cm 根據以上數據 可知重物由O點運動到B點 重力勢能的減少量等于 J 動能的增加量等于 J 取3位有效數字 2 2 33 2 31 練習7 在重錘帶動紙帶自由下落 用打點計時器驗證機械能守恒的實驗時 打點計時器打出的紙帶如下圖所示 重錘的質量用m表示 根據紙帶上的數據 重錘在B點的動能是 重錘在E點的動能是 在上述過程中 重錘重力勢能變化是 記數點A B C F均為相鄰的打點 2 47m J 3 94m J 1 48m J 練習8 在驗證機械能守恒定律時 將重物自由下落 紙帶記錄如圖所示 計算結果取2位有效數字 T 0 02s圖中紙帶左端為與重物相連端 0點為重物靜止時所記錄的點 ABC三個記數點為打點計時之點 則重物下落hB距離時 其速度VB可用計算式VB 進行計算 根據圖示數據求出VB m s 重物重力勢能減少量為 動能增加量為 兩者不完全相同的原因是 實驗中需要的測量儀器是 AB BC 2T 1 6 1 5J 1 3J 打點計時器 刻度尺 下落過程中 重物克服摩擦和空氣阻力做功 部分機械能轉化為內能 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全
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