实验6验证机械能守恒定律.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * (1)下面列举了该实验的几个操作步骤： A．按照图示的装置安装器件； B．将打点计时器接到电源的直流输出端上； C．用天平测量出重锤的质量； D．释放悬挂纸带的夹子，同时接通电源开关打出一条纸带； E．测量打出的纸带上某些点之间的距离； F．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能． 指出其中没有必要进行的或者操作不恰当的步骤，将其选项对应的字母填在下面的横线上，并说明其原因． 答：___________________________________. (2)利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的值，如图7所示．根据打出的纸带，选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E，测出A点距起始点O的距离为x0，点A、C间的距离为x1，点C、E间的距离为x2，使用交流电的频率为f，则根据这些条件计算重锤下落的加速度a的表达式为：a＝________. 图7 答案：(1)步骤B是错误的，应该接到电源的交流输出端．步骤D是错误的，应该先接通电源，待打点稳定后再释放纸带，步骤C不必要，因为根据测量原理，重锤的动能和势能中都包含了质量m，可以约去 (2) 5．利用图8所示的装置验证机械能守恒定律．图中AB是固定的光滑斜面，斜面的倾角为30°，1和2是固定在斜面上适当位置的两个光电门，当光电门中有物体通过时与它们连接的光电计时器(都没有画出)能够显示挡光时间．让滑块从斜面的顶端滑下，光电门1、2各自连接的光电计时器显示的挡光时间分别为5.00×10－2 s、2.00×10－2s.已知滑块质量为2.00 kg，滑块沿斜面方向的长度为5.00 cm，光电门1和2之间的距离为0.54 m，g＝9.80 m/s2，取滑块经过光电门时的速度为其平均速度． (1)滑块通过光电门1时的速度v1＝________ m/s，通过光电门2时的速度v2＝________ m/s； (2)滑块通过光电门1、2之间的动能增加量为________ J，重力势能的减少量为________ J. 图8 答案：(1)1　2.5　(2)5.25　5.292 6．(2008·江苏高考)某同学利用如图9所示的实验装置验证机械能守恒定律．弧形轨道末端水平，离地面的高度为H.将钢球从轨道的不同高度h处静止释放，钢球的落点距轨道末端的水平距离为x. 图9 (1)若轨道完全光滑，x2与h的理论关系应满足x2＝________(用H、h表示)． (2)该同学经实验测量得到一组数据，如下表所示： 请在坐标纸上作出x2－h关系图． h(10－1m) 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 x2(10－1m2) 2.62 3.89 5.20 6.53 7.78 (3)对比实验结果与理论计算得到的x2－h关系图线(图中已画出)，自同一高度静止释放的钢球，水平抛出的速率________(填“小于”或“大于”)理论值． 图10 (4)从x2—h关系图线中分析得出钢球水平抛出的速率差十分显著，你认为造成上述偏差的可能原因是_________． 答案：(1)4Hh (2)见下图 图11 (3)小于 (4)摩擦，转动(答任一即可) * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 实验六　验证机械能守恒定律 一、实验目的 验证机械能守恒定律． 二、实验原理 图1 该式左边表示物体由A到B过程中动能的增加，右边表示物体由A到B过程中重力势能的减少．等式说明，物体重力势能的减少等于动能的增加．通过实验，求出做自由落体运动物体的重力势能的减少量和相应过程动能的增加量，若二者相等，说明机械能守恒，从而验证机械能守恒定律． 三、实验仪器 打点计时器、电源、纸带、复写纸片、重物、刻度尺、带有铁夹的铁架台、导线两根． 四、实验方法 1．求A点的瞬时速度vA的方法 图2 根据做匀加速运动的物体在某一段时间t内的平均速度等于该时间段中间时刻的瞬时速度可求出A点的瞬时速度vA. 图2是竖直纸带由下而上实际打点后的情况．从O点开始依次取点1,2,3…，图中x1，x2，x3，…分别为0～2点，1～3点，2～4点…各段的距离． 根据公式 ，t＝2×0.02 s(纸带上任意两个相邻的点间所表示的时间都是0.02 s)，可求出各段的平均速度．这些平均速度就等于是1,2,3，…，各点相对应的瞬时速度v1，v2，v3，….例如：量出0～2点间距离x1，则在这段时间里的平均速度 ，这就是点1处的瞬时速度v1.依次类推可求出点2,