1、驗(yàn)證機(jī)械能守恒定理1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)會(huì)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定理的實(shí)驗(yàn)方式和技能2.實(shí)驗(yàn)原理在物體自由下落的過(guò)程中，只有重力對(duì)物體做功，遵循機(jī)械能守恒定理，即重力勢(shì)能的降低量等于動(dòng)能的降低量。在實(shí)驗(yàn)偏差范圍內(nèi)驗(yàn)證（必須初速率為零）或1mvmv12（v10）222和s，由公式測(cè)定第n點(diǎn)的瞬時(shí)速率的方式是：測(cè)出第n點(diǎn)的相鄰前、后兩段相等時(shí)間T內(nèi)下落的距離snn+1vn=snsn1，或由vn=dn1dn1算出，如圖所示。(注意單位用國(guó)際單位，認(rèn)清計(jì)數(shù)點(diǎn)還是計(jì)時(shí)點(diǎn)，注意有無(wú)2T2T有效數(shù)字的要求)+13實(shí)驗(yàn)器材鐵架臺(tái)(帶
2、鐵夾)、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、重錘(帶紙帶夾子)、紙帶、復(fù)寫(xiě)紙片、直尺、導(dǎo)線(xiàn)、低壓交流電源dn-14.實(shí)驗(yàn)步驟dn+1（1）按右上圖裝置把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在支架上，并將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在46V的交流電源上.（假如用電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電流：220v交流電）（2）將大概0.5m長(zhǎng)的紙帶用小夾子固定在重錘上后穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，用手豎直提起紙帶使重錘停靠在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近（3）先接通電源，再握住紙帶，讓重物自由下落，計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列的點(diǎn).（4）換上新的紙帶，重做幾次里面的實(shí)驗(yàn).5注意事項(xiàng)(1)安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，必須使兩紙帶限位孔在同一豎直線(xiàn)上，以減少磨擦阻力(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)
3、，必須保持提起的紙帶豎直，手不動(dòng)，待接通電源：讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作穩(wěn)定后再握住紙帶，以保證第一點(diǎn)是一個(gè)清晰的點(diǎn)(3)檢測(cè)高度h時(shí)，應(yīng)從起始點(diǎn)算起，為減少h的相對(duì)偏差，選定的計(jì)數(shù)點(diǎn)要離起始點(diǎn)遠(yuǎn)些，紙帶不宜過(guò)長(zhǎng)，有效寬度可6080cm2(4)由于是通過(guò)比較mv/2和mgh是否相等驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒，故不須要檢測(cè)重錘的質(zhì)量假如實(shí)驗(yàn)要求估算勢(shì)能和動(dòng)能的具體數(shù)據(jù)，那就必需要曉得物體的質(zhì)量。（5）本實(shí)驗(yàn)中因重物和紙帶在下落的過(guò)程中要克服阻力做功，故動(dòng)能的降低量Ek一定略大于重力勢(shì)能的降低量，這是不可避開(kāi)的，屬于系統(tǒng)偏差.（6）不用檢測(cè)g,直接用g=9.8m/s2（7）我們要
4、求重物作自由落體運(yùn)動(dòng)，而阻力是不可防止地存在的，為了減低阻力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，應(yīng)采用密度較大的重物。（8）選計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離要盡可能拉得開(kāi)些，使求得的速率偏差小些。6數(shù)據(jù)處理在早已打好的紙帶中選購(gòu)點(diǎn)跡清晰的一條紙帶，在起始點(diǎn)標(biāo)上O，之后各點(diǎn)依次標(biāo)上1,2,3,用刻度尺測(cè)出對(duì)應(yīng)下落高度h1、h2、h3，估算各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速率v1、v2、v3，之后估算各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的勢(shì)能降低量mghn和動(dòng)能增量2進(jìn)行比較估算時(shí)不須要檢測(cè)出重錘質(zhì)量mmvn/21/3這個(gè)實(shí)驗(yàn)也可以用紙帶上任意兩點(diǎn)，第N點(diǎn)和第N+M點(diǎn)，估算打N點(diǎn)和+點(diǎn)的瞬時(shí)速率V1、V2，量出
5、第NNM點(diǎn)和第N+M點(diǎn)的距離h，重力勢(shì)能降低量mgh和動(dòng)能增量1mv221mv12進(jìn)行比較227偏差剖析本實(shí)驗(yàn)把重錘推動(dòng)紙帶的下落作為自由落體運(yùn)動(dòng)處理，實(shí)際上因?yàn)榇嬖谀ゲ磷枇σ欢〞?huì)使結(jié)果出現(xiàn)誤差由于實(shí)際估算下來(lái)的速率vn應(yīng)大于無(wú)其他阻力時(shí)對(duì)應(yīng)于該點(diǎn)的速率，也就是說(shuō)最終結(jié)果應(yīng)該出現(xiàn)動(dòng)能增量n2/2略大于重力勢(shì)能減少量在估算任意一點(diǎn)的瞬時(shí)速率vn時(shí)，采用的方式是vnsnsn1或vnhn1hn1的方式，而沒(méi)有用vn=ngt的方式2T2T估算，也是出此考慮，假如用vn=估算第n點(diǎn)速率，實(shí)際上是用理論的g值取代了實(shí)際上的加速度a,且ng
6、tag，則vn結(jié)果將會(huì)偏大，此外做這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)是先接通電源，再放手，可能導(dǎo)致紙帶上記錄的最初兩點(diǎn)之間的時(shí)間間隔大于002s用v=ngt估算時(shí)仍按002s估算，也會(huì)使v值偏大，無(wú)論如何，使用v=ngt計(jì)nnn算瞬時(shí)速率都將使動(dòng)能增量的估算值偏大典型例題例1“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定理”的實(shí)驗(yàn)可以采用如圖所示的甲或乙方案來(lái)進(jìn)行(1)比較這兩種方案，_(選填“甲”或“乙”)方案好些，理由_自由落體實(shí)驗(yàn)斜面貨車(chē)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定理驗(yàn)證機(jī)械能守恒定理(2)如圖是該實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，測(cè)得每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖中所示，已知每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔T0.1s物體
7、運(yùn)動(dòng)的加速度a_；該紙帶是采用_(選填“甲”或“乙”)實(shí)驗(yàn)方案得到的，簡(jiǎn)略寫(xiě)出判定根據(jù)_(3)如圖是采用甲方案時(shí)得到的一條紙帶驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，在估算圖中N點(diǎn)速率時(shí)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，幾位朋友分別用下述不同的方式進(jìn)行，其中正確的是()dxxdAv1Cvn1n1Dvg(n1)Tv例2：在用重錘下落來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒時(shí)，某同事根據(jù)正確的操作選得紙帶如圖所示.其中O是起始點(diǎn)，A、B、C、D、E是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連續(xù)打下的5個(gè)點(diǎn)，打點(diǎn)頻度為50Hz.該朋友用毫米刻度尺檢測(cè)O到A、B、C、D、E各點(diǎn)的距離，并記錄在圖中（單位：cm）（1）這五個(gè)數(shù)據(jù)中不符合
8、有效數(shù)字讀數(shù)要求的是（填A(yù)、B、C、D或E）點(diǎn)讀數(shù)_.（2）紙帶聯(lián)接重物（填下端或右端）（3）該朋友用重錘在OC段的運(yùn)動(dòng)來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒，OC距離用h來(lái)表示，他用vC=2gh估算與C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的重2/3錘的瞬時(shí)速率，得到動(dòng)能的降低量，這些做法（填“對(duì)”或“不對(duì)”）_.（4）若O點(diǎn)到某計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離用h表示，重力加速度為g，該點(diǎn)對(duì)應(yīng)重錘的瞬時(shí)速率為v，則實(shí)驗(yàn)中要驗(yàn)證的方程為_(kāi).（5）若重錘質(zhì)量m=2.0010-1kg，重力加速度g=9.80m/s2，由圖中給出的數(shù)據(jù)，可得出從O點(diǎn)到打下D點(diǎn)，重錘重力勢(shì)能的降低量為_(kāi)J，而動(dòng)能的降低量為_(kāi)
9、J（均保留三位有效數(shù)字）.(6)二者不完全相同的誘因?qū)嶒?yàn)中須要的檢測(cè)儀器是（7）實(shí)驗(yàn)推論是（8）假如僅僅是驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒，實(shí)驗(yàn)中是否須要測(cè)出重物質(zhì)量?_；由于_（9）按照紙帶所檢測(cè)的數(shù)據(jù)，還可以求出物體實(shí)際下落的加速度為_(kāi)m/s2，物體在從A到B下落的過(guò)程中所遭到的平均阻力為_(kāi)N(估算結(jié)果都要保留3位有效數(shù)字)，該阻力的來(lái)源主要有：_；_例3如圖所示，是用落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定理的實(shí)驗(yàn)裝置。（g取9.80m/s2）某同事借助他自己實(shí)驗(yàn)時(shí)打出的紙帶，檢測(cè)出了各計(jì)數(shù)點(diǎn)到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第一個(gè)點(diǎn)的距離h，算出了各計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速率v，以h
10、為縱軸，以1v2為橫軸畫(huà)出了如圖的圖線(xiàn)。圖線(xiàn)的斜率近似等于_。2A.19.6B.9.80C.4.90D.2.25圖線(xiàn)未過(guò)原點(diǎn)O的緣由是_。例1答案：(1)甲該方案磨擦阻力小，偏差小，操作便捷(2)4.83m/s2乙由于物體的加速度比g小得多(3)BC例2答案（1）B（2）上端（3）不對(duì)正確估算公式vc=vc(ODOB)f（4）ghv22（5）0.380，0.376(6)2下落過(guò)程中,重物克服磨擦和空氣阻力做功,部份機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,刻度尺（7）在偏差容許范圍內(nèi)機(jī)械能守恒（8）不須要；倘若只是驗(yàn)證，不須要曉得動(dòng)能和勢(shì)能的具體數(shù)值2可消掉m,按照mgh=mv/2（9）9.750.0100，空氣阻力；紙帶和限位孔間的磨擦阻力說(shuō)明：XCEXACaT2,T0.04s，mg-Ff=ma例3答案B，該朋友做實(shí)驗(yàn)時(shí)先釋放了紙帶，之后再合上打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的開(kāi)關(guān)3/3