《第7.9节_实验：验证机械能守恒定律》.pptVIP

复习回顾;§7.9 实验：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 1．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，但总的机械能保持不变．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．;三、实验器材;问题1;问题2;思考;问题3;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．;2．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)．;(2)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hAB，算出ghAB. (2)算出 的值． (3)如果在实验误差允许的范围内，ghAB＝ 则说明机械能守恒定律是正确的． ; 方法三：???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．;0;五、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 (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ΔEkΔEp，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．;六、注意事项 1．应尽可能控制实验条件，即应满足机械能守恒的条件，这就要求尽量减小各种阻力的影响，采取的措施有： (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．;2．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． 3．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． 4．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．;5．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．;七、实验改进 物体下落过程中通过某一位置时的速度可以用光电计时器测出来