河南省洛阳市宜阳县第一高级中学人教版必修二物理课件：第七章 9.实验：机械能守恒定律 一课时 (共15张PPT)

课件15张PPT。验证机械能守恒定律
实验2一、实验目的
验证机械能守恒定律．
1hvAB二、实验原理
1．验证思路：在只有重力做功的自由落体运动中，物体的重力势能和动能互相转化，若物体某时刻瞬时速度为v，下落高度为h，则重力势能的减少量为mgh， 动能的增加量为 mv2，看它们在实验误差允许的范围内是否相等，若相等则验证了机械能守恒定律．2．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，如图实－2－1所示．图实－2－1三、实验器材
铁架台(含铁夹)，打点计时器，学生电源，纸带，复写纸，导线，毫米刻度尺，重物(带纸带夹)．四、实验步骤
1．器材安装：如图实－2－2所示，将打点计时器固定在铁架台上，用导线将打点计时器与低压交流电源相连，此时电源开关应为断开状态．图实－2－22．打纸带：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，用手竖直提起纸带，使重物停靠在打点计时器下方附近，应先接通电源，待计时器打点稳定后再松开纸带，让重物自由下落，打点 计时器就在纸带上打出一系列的点．取下纸带，换上新的纸带重打几条(3条～5条)．3．选纸带：分两种情况说明
(1)应选点迹清晰，且1、2两点间距离小于或接近2 mm 的纸带，若1、2两点间的距离大于2 mm，这是由于先释放纸带，后接通电源造成的．这样，第1个点就不是运动的起始点了，这样的纸带不能选．(2)若用第二种方案：用 ＝mgΔh验证时，由于重力势能的相对性，处理纸带时，选择适当的点为基准点，这样纸带上打出的第1、2两点间的距离是否为2 mm就无关紧要了，所以只要后面的点迹清晰就可选用．4．求瞬时速度
在第一个打点上标出O，并从稍靠后的某一点开始，
依次标出1、2、3、4…并量出各点到位置O的距离h1、
h2、h3、h4….用公式vn＝ 计算出各点对
应的瞬时速度v1、v2、v3、v4 ….5．守恒验证
方法一：利用起始点和第n点计算．代入ghn和如果在实验误差允许的范围内，ghn＝ 则说明机械能守恒定律是正确的．
方法二：任取两点计算
(1)任取两点A、B测出 ，算出 .
(2)算出 的值．
(3)如果在实验误差允许的范围内， ＝
则说明机械能守恒定律是正确的．
方法三：图象法．从纸带上选取多个点，测量从第一点到其余各点的下落高度h，并计算各点速度的平方v2，然后以 v2 为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出 v2－ h图线．若在误差允许的范围内图象是一条过原点且斜率为g的直线，则验证了机械能守恒定律．ov2hK=g五、注意事项
1、安装打点计时器时，必须使两个限位孔的中线严格竖直，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．实验中，提纸带的手要保持不动，且保证纸带竖直．
接通电源后，等打点计时器工作稳定后再松开纸带．
4．验证机械能守恒时，可以不测出物体质量，只要比较

和ghn是否相等即可验证机械能是否守恒．
5． 测量下落高度时，为了减小测量值h的相对误差，选取的各个计数点要离起始点远一些，纸带也不易过长，有效长度可在60 cm～80 cm之间．
6、速度不能用vn＝gtn或vn＝ 计算，因为只要认为加速度为g，机械能当然守恒，即相当于用机械能守恒定
律验证机械能守恒定律，况且用vn＝gtn计算出的速度比实际值大，会得出机械能增加的错误结论，而因为摩擦阻力的影响，机械能应该减小，所以速度应从纸带上直接测量计算．同样的道理，重物下落的高度h，也只能用刻度尺直接测量，而不能用hn＝ 或hn = 计算得到．六、误差分析
1．本实验中因重物和纸带在下落过程中要克服各种阻力做功(空气阻力、打点计时器阻力) ，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．改进的办法是调整器材的安装，尽可能地减小阻力．2．本实验的另一个误差来源于长度的测量，属偶然误差．减小误差的办法是测下落距离时都从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)由于交流电周期的变化，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，纸带放置方法不正确引起摩擦，造成实验误差．七、实验改进