8.5实验：验证机械能守恒定律（共15张ppt）

(共15张PPT)
第八章 机械能守恒定律
8.5实验：验证机械能守恒定律
思考：机械能守恒的条件是什么？它有哪些表达形式？
1.条件：仅有重力或弹力做功。
2.表达式：
（1）守恒的角度：E1=E2
（2）转化的角度： △Ek增= △ EP减
一、知识回顾
3、自由落体运动的物体，机械能守恒吗？
实验目的：验证机械能守恒定律
3.原理：在重物自由下落的过程中，如果它受到阻力可以忽略不计，则机械能守恒。A为参考，设重物的质量为m，利用纸带可以测出重物对应于A点的速度vA，再测出重物由A点下落 h后经过B点的速度vB。在误差允许范围内，若等式
速度的测量：
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vt＝ 计算打第n个点瞬时速度的方法是：测出第n个点的相邻前后两段相等时间T内下落的距离xn和xn＋1，由公式vn＝
或vn＝ 算出。
4、选择合适的纸带，处理数据。
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。
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。
（五）实验步骤
（六）实验演示
5.选择一条点迹清晰且第l、2点间距离接近2mm的纸带，在起始点标上0，以后各点依次为1、2、3……用刻度尺测量对应下落的高h1、h2、h3、……记入表格中。
各计数点 l 2 3 4 5 6
下落高度
速度
势能
动能
结论
h
1、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？
用 验证 ，这是以纸带上第一点（起始点）为基准验证机械能守恒定律的方法。纸带上的第一个点为计时起点0 ，该点的速度应该为零。
数据处理
误差分析
1．重物和纸带在下落过程中，空气阻力、打点计时器阻力做功，故动能的增加量ΔEk 稍小于重力势能的减少量ΔEp，即ΔEk<ΔEp，这属于系统误差．措施调整器材的安装，尽可能地减小阻力．
2．另一个误差来源于长度的测量，属偶然误差．措施测下落距离时都从O点量起，一次将各打点对应的下落高度测量完，或者多次测量取平均值．
3．打点计时器产生的误差
(1)由于交流电频率的变化，引起打点时间间隔变化而产生误差；
(2)计数点选择不好，振动片振动不均匀，纸带放置不正确都会造成实验误差．
1.实验中安装打点计时器时，限位孔必须在同一竖直直线上，以减少摩擦阻力，计时器离地面的高度约1m，实验用的纸带60 cm即可。
2.实验时，必须先接通电源，让打点计时器工作正常以后，才能松开纸带，让重物落下。
3.纸带上端要用手提着静止，这样保证下落的速度v为0。并且纸带上打出的第一个点是清晰的一个小点。
4.测量下落高度时，都必须从起点算起，不能搞错，为了减小测量h值的误差，选取的各计数点要离起始点远些。
（九）注意事项
5.实验中重物和纸带下落过程中要克服阻力（注意是打点计时 器的阻力）做功，所以动能的增加量ΔEk一定小于重力势能的减少量ΔEp。
6.铁架台上固定打点计时器的夹子不可伸出太长，以防铁架台翻到。
7.因 ΔEk = ΔEp ，两边均有质量m，故不测量m也可以验证机械能守恒。
考点1　　教材原型实验
例1　(2016·北京高考)利用图1装置做“验证机械能守恒定律”实验。
(1)为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的________。
A．动能变化量与势能变化量
B．速度变化量和势能变化量
C．速度变化量和高度变化量
(2)除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的两种器材是________。
A．交流电源 B．刻度尺
C．天平(含砝码)
A
AB
(3)实验中，先接通电源，再释放重物，得到图2所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC。
已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m。从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能变化量ΔEp＝
________，动能变化量ΔEk＝_________________。
(4)大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是________。
A．利用公式v＝gt计算重物速度
B．利用公式v＝计算重物速度
C．存在空气阻力和摩擦阻力的影响
D．没有采用多次实验取平均值的方法
(5)某同学想用下述方法研究机械能是否守恒：在纸带上选取多个计数点，测量它们到起始点O的距离h，计算对应计数点的重物速度v，描绘v2－h图象，并做如下判断：若图象是一条过原点的直线，则重物下落过程中机械能守恒。请你分析论证该同学的判断依据是否正确。
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