資源簡介

(共23張PPT)
8.5實驗：驗證機械能守恒定律
1．驗證機械能守恒定律。　
2．熟悉瞬時速度的測量方法。　
3．能正確進行實驗操作，分析實驗數據得出結論，能定性地分析產生誤差的原因。
學習目標
機械能守恒定律告訴我們，在只有重力或彈力做功的系統內，動能與勢能相互轉化時總的機械能保持不變。下面我們通過實驗來研究物體運動過程中動能與重力勢能的變化，從而驗證機械能守恒定律。
上一節課我們只是從物理學知識推導出機械能守恒定律，物理學是一門實驗科學，任何規律、公式都要經得起實驗的驗證，本節通過實驗來驗證機械能守恒的定律，進一步加深對該規律的理解。
新課導入
【實驗目的】
學會用打點計時器驗證機械能守恒定律的實驗方法和技能。
一、實驗
【實驗器材】
鐵架臺(含鐵夾),打點計時器,學生電源,紙帶,復寫紙,導線,毫米刻度尺,重物(紙帶夾)。
【實驗原理與設計】
1.實驗的基本思想——驗證性實驗:
驗證在自由落體運動中,物體下落過程減少的重力勢能和增加的動能相等。實驗原理:
(1)在只有重力做功的自由落體運動中,物體的重力勢
能和動能互相轉化,但總的機械能保持不變。若物體某
時刻瞬時速度為v,下落高度為h,則重力勢能的減少量
為mgh,動能的增加量為 mv2,看它們在實驗誤差允許
的范圍內是否相等,若相等則驗證了機械能守恒定律。
(2)計算打第n個點速度的方法:測出第n個點與相鄰前
后點間的距離xn和xn+1,由公式vn= 或vn=
算出,如圖所示:
2.實驗設計——兩個物理量的測量方法:
(1)高度h的測量
用刻度尺測量物體下落過程的高度h。
(2)速度v的測量
利用勻變速直線運動中某段時間的平均速度等于這段時間中間時刻的瞬時速度,來求某點的瞬時速度。
質量
運動速度
天平
刻度尺
三、數據分析
用落體法驗證機械能守恒定律
1、實驗步驟
（1）儀器安裝:按圖示裝置豎直架穩打點計時器，并用導線將打點計時器接在電源上。
（2）打紙帶:將長約1m的紙帶用小夾子固定在重物上后穿過打點計時器，用手提著紙帶，使重錘靜止在靠近打點計時器的地方。接通電源，松開紙帶，讓重錘自由下落，打點計時器就在紙帶上打下一系列的點。
（3）換幾條紙帶，重復上面的實驗。
（3）誤差分析
①本實驗中因重物和紙帶在下落過程中要克服空氣阻力及打點計時器的摩擦阻力做功，故動能的增加量ΔEk稍小于重力勢能的減少量ΔEp，即ΔEk＜ΔEp，這屬于系統誤差。改進的辦法是調整器材的安裝和選用質量和密度較大的重物，盡可能地減小阻力的影響。
②本實驗的偶然誤差主要來源于長度的測量。減小誤差的辦法是測下落距離時都從O點量起，一次將各計數點對應的下落高度測量完，或者多次測量取平均值。
【針對訓練】
1 ．某位同學做“驗證機械能守恒定律”的實驗，下列操作步驟中錯誤的是（ ）
A.把打點計時器固定在鐵架臺上，用導線連接到低壓交流電源
B.將連有重錘的紙帶穿過限位孔，將紙帶和重錘提升到一定高度
C.先釋放紙帶，再接通電源
D.更換紙帶，重復實驗，根據記錄處理數據
C
2．(多選)在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，有關重物的質量，下列說法中正確的是(　　)
A．應選用質量較大的重物，使重物和紙帶所受的重力遠大于它們所受的阻力
B．應選用質量較小的重物，使重物的慣性小一些，下落時更接近于自由落體運動
C．不需要稱量重物的質量
D．必須稱量重物的質量，而且要估讀到0.01 g
AC
課堂小結研究自由下落物體的機械能1.實驗操作2.計算速度3.驗證守恒方法、數據處理

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