高中物理人教版必修二第七章 实验：验证机械能守恒定律

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． 图1 • 三、实验器材 • 铁架台(含铁夹)，打点计时器，学生电源， 纸带，刻度尺，重物(带纸带夹)． • 四、实验步骤 • 1．按图2将检查、调整好的打点计时器竖 直固定在铁架台上，接好电路． 图2 • 2．打纸带：将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 用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时 器的地方．先接通电源，后松开纸带，让 重物带着纸带自由下落． • 更换纸带重复做3～5次实验． • 3．选纸带：分两种情况说明 • (1)用mgh=mv2/2验证，应选点迹清晰， 且1、2两点间距离小于或接近2 mm的纸 带．若1、2两点间的距离大于2 mm，这 是由于先释放纸带，后接通电源造成 的．这样，第1个点就不是运动的起始点 了，这样的纸带不能选． • 五、注意事项 • 1．打点计时器要稳定地固定在铁架台上， 打点计时器平面与纸带限位孔调整在竖直 方向，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． • 3．实验中，需保持提纸带的手不动，且 保证纸带竖直，待接通电源，打点计时器 工作稳定后，再松开纸带． • 六、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ΔEkm2.现要利用此装置验证机械能守恒 定律． 图13 • (1)若选定物块A从静止开始下落的过程进 行测量，则需要测量的物理量有 ________．(在横线上填入选项前的编号) • ①物块的质量m1、m2； • ②物块A下落的距离及下落这段距离所用 的时间； • ③物块B上升的距离及上升这段距离所用 的时间； • ④绳子的长度． • (2)为提高实验结果的准确程度，某小组同学对 此实验提出以下建议： • ①绳的质量要轻； • ②在“轻质绳”的前提下，绳子越长越好； • ③尽量保证物块只沿竖直方向运动，不要摇晃； • ④两个物块的质量之差要尽可能小． • 以上建议中确实对提高准确程度有作用的是 ________．(在横线上填入选项前的编号) • (3)写出一条上面没有提到的对提高实验结果准 确程度有益的建议：________. • 解析：(1)通过连结在一起的A、B两物体 验证机械能守恒定律，即验证系统的势能 变化与动能变化是否相等，A、B连结在 一起，A下降的距离一定等于B上升的距 离；A、B的速度大小总是相等的，故②、 ③只测其中之一即可，不需要测量绳子的 长度． • (2)如果绳子质量不能忽略，则A、B组成 的系统势能将有一部分转化为绳子的动能， 从而为验证机械能守恒定律带来误差；若 物块摇摆，则两物块的速度有差别，为计 算系统的动能带来误差；两个物块质量差 较大时，摩擦阻力对实验测量所带来的误 差影响就会越小，故无需减小两物块的质 量差． • 答案：(1)①②或①③ (2)①③ • (3)例如：“对同一高度进行多次测量取 平均值”；“选取受力后相对伸长尽量小的 绳”；等等． 谢谢观看/欢迎下载 BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES. BY FAITH I BY FAITH