驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律物理實(shí)驗(yàn)

一. 教學(xué)內(nèi)容：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)問題歸納

二. 學(xué)習(xí)目標(biāo)：

1、掌握機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟及誤差分析。

2、驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律物理實(shí)驗(yàn)：深刻理解驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)所涉及的習(xí)題類型及相關(guān)解法。

三. 考點(diǎn)地位：

機(jī)械能守恒定律是高中階段實(shí)驗(yàn)問題的重點(diǎn)內(nèi)容，從近幾年高考試題實(shí)驗(yàn)題出題的特點(diǎn)來看，表現(xiàn)為一電學(xué)實(shí)驗(yàn)和一個(gè)非電學(xué)實(shí)驗(yàn)的組合，驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)是我們備考非電學(xué)實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)內(nèi)容。

四. 知識體系：

1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>

驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。

2、實(shí)驗(yàn)原理

通過實(shí)驗(yàn)，分別求做自由落體運(yùn)動物體的重力勢能的減少量和相應(yīng)過程動能的增加量。若二者相等，說明機(jī)械能守恒，從而驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律：

(3)從打出的幾條紙帶中挑選第一、二點(diǎn)間的距離接近2mm且點(diǎn)跡清晰的紙帶進(jìn)行測量，記下第一個(gè)點(diǎn)的位置O，并在紙帶上從任意點(diǎn)開始依次選取幾個(gè)點(diǎn)1、2、3、4，并量出各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離

，計(jì)算相應(yīng)的重力勢能減少量

(4)測出一系列計(jì)數(shù)點(diǎn)到第一個(gè)點(diǎn)的距離

，根據(jù)公式

。

(5)比較

是否相等。

5、實(shí)驗(yàn)結(jié)論

在重力作用下，物體的重力勢能和動能可以互相轉(zhuǎn)化，但總的機(jī)械能守恒。

例1. 在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中

(1)從下列器材中選出實(shí)驗(yàn)所必需的，其編號為____________。

A. 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(包括紙帶); B. 重物;

C. 天平; D. 毫米刻度尺;

E. 秒表; F. 運(yùn)動小車

(2)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的安裝放置要求為___________;開始打點(diǎn)計(jì)時(shí)的時(shí)候，應(yīng)先_________，然后____________。

(3)實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因主要是_________，使重物獲得的動能往往__________。為減小誤差，懸掛在紙帶下的重物應(yīng)選擇____________。

(4)如果以

圖線是_________，該線的斜率等于____________。

解析：(1)選出的器材有：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(包括紙帶)，重物，毫米刻度尺，編號分別為：A、B、D。注意因

，故m可約去，不需要用天平。

(2)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝時(shí)，底板要豎直，這樣才能使重物在自由落下時(shí)，受到的阻力較小。開始記錄時(shí)，應(yīng)先給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電打點(diǎn)，然后再放下重物，讓它帶著紙帶一同落下。

(3)產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的主要原因是紙帶通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)的摩擦阻力，使得重物獲得的動能小于它所減少的重力勢能。為減小誤差，重物的質(zhì)量應(yīng)選大一些的。

(4)描繪出來的

變式1. (2007?長春質(zhì)檢)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。實(shí)驗(yàn)所用的電源為學(xué)生電源，輸出電壓為6V的交變電流和直流電兩種。重錘從高處由靜止開始落下，重錘上拖著的紙帶通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出一系列的點(diǎn)，對紙帶上的點(diǎn)的痕跡進(jìn)行測量，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒。

下面列舉了該實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟：

A. 按照上圖所示的裝置安裝器材;

B. 將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的直流輸出端上;

C. 用天平測量出重錘的質(zhì)量;

D. 釋放懸掛紙帶的夾子，同時(shí)接通電源開關(guān)打出一條紙帶;

E. 測量打出的紙帶上某些點(diǎn)之間的距離;

F. 根據(jù)測量的結(jié)果計(jì)算重錘下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動能。

指出其中沒有必要進(jìn)行的或者操作不恰當(dāng)?shù)牟襟E，將其選項(xiàng)對應(yīng)的字母填在下面的空行內(nèi)，并說明其原因。

答：_______________________________________________________________________ _________________________________________________________________________。

答案：步驟B是錯(cuò)誤的，應(yīng)該接到電源的交流輸出端。步驟D是錯(cuò)誤的，應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放紙帶，步驟C是不必要的，因?yàn)楦鶕?jù)測量原理，重錘的動能和勢能都包含了質(zhì)量m，可以約去。

問題2、數(shù)據(jù)的記錄與處理問題：

例2. 在做驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)時(shí)，若打出的紙帶前段不清楚，但從A-E卻是清楚的，數(shù)據(jù)如圖所示，單位是cm，你能據(jù)此驗(yàn)證重物下落過程中機(jī)械能是否守恒嗎?要求：

(1)簡述判斷方法;

(2)寫出運(yùn)算過程;

(3)得出結(jié)論;

(4)算出A點(diǎn)是第幾個(gè)點(diǎn)。

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