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7.9-7.10基础导学 姓名 班级 组别 使用时间【学习目标】掌握验证机械能守恒定律的实验原理【重点、难点分析】学习重点:掌握验证机械能守恒定律的实验原理学习难点:验证机械能守恒定律的误差分析及如何减小实验误差的方法。【自主学习】为进行验证机械能守恒定律的实验,有下列器材可供选用:铁架台,打点计时器,复写纸,纸带,秒表,低压直流电源,导线,电键,天平。其中不必要的器材有: ;缺少的器材是 。物体做自由落体运动时,只受 力作用,其机械能守恒,若物体自由下落h高度时速度为v,应有mgh= ,故只要gh=1/2v2成立,即可验证自由落体运动中物体的机械能守恒。在打出的各纸带中挑选出一条点迹 ,且第1、2两打点间距离接近的纸带。测定第N个点的瞬时速度的方法是:测出与N点相邻的前、后两段相等时间T内下落的距离SN和SN+1,有公式VN= 算出。在验证机械能守恒定律时,如果以v22为纵轴,以h为横轴,根据实验数据绘出的图线应是 ,才能验证机械能守恒定律,其斜率等于 的数值。【合作探究】1、推导出机械能守恒定律在本实验中的具体表达式。在图1中,质量为m的物体从O点自由下落,以地作零重力势能面,下落过程中任意两点A和B的机械能分别为:EA= , EB=如果忽略空气阻力,物体下落过程中的机械能守恒,于是有:上式亦可写成为了方便,可以直接从开始下落的O点至任意一点(如图1中A点)来进行研究,这时应有:-本实验要验证的表达式,式中h是 高度,vA是物体在A点的 速度。2、如何求出A点的瞬时速度vA?(引导: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s1,s2,s3,分别为02点,13点,24点 各段间的距离。图201234s1s2s3h1h2h3h4根据公式,t=20.02 s(纸带上任意两个相邻的点间所表示的时间都是0.02s),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,.3、如何确定重物下落的高度?(引导:图2中h1,h2,h3,分别为纸带从O点下落的高度。)根据以上数值可以计算出任意点的重力势能和动能,从而验证机械能守恒定律。操作前的思考:1、该实验中选取被打点纸带应注意:第一点O为计时起点,O点的速度应为零。怎样判别呢?2、是否需要测量重物的质量?3、在架设打点计时器时应注意什么?为什么?4、实验时,接通电源和释放纸带的顺序怎样?为什么?5、测量下落高度时,某同学认为都必须从起始点算起,不能弄错。他的看法正确吗?为了减小测量 h值的相对误差,选取的各个计数点要离起始点适当远些好,还是近些好?【强化练习】某次“验证机械能守恒定律”的实验中,用6V、50Hz的打点计时器打出的一条无漏点的纸带,如图4所示,O点为重锤下落的起点,选取的计数点为A、B、C、D,各计数点到O点的长度已在图上标出,单位为毫米,重力加速度取9.8m/s2,若重锤质量为1kg。打点计时器打出B点时,重锤下落的速度vB= m/s,重锤的动能EkB= J。从开始下落算起,打点计时器打B点时,重锤的重力势能减小量为 J。根据纸带提供的数据,在误差允许的范围内,重锤从静止开始到打出B点的过程中,得到的结论是 。
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