实验:验证机械能守恒定律 强调如下几个问题:
(1)该实验中选取被打点纸带应注意:第一点O点的速度应为零。怎样判别呢? 一.实验原理:
本实验验证极其简单情形下的机械能守恒──自由落体运动。
二、实验步骤
1.按图安装实验器材,电源接学生电源,并将输出电压调至4~6V交
流。接通电源前,用手提升纸带至重锤靠近打点计时器处。
2.先接通电源,再松开纸带,让重物自由下落。关闭电源,取下纸
带备用。
3.重复步骤2两次,打出3条纸带。
4.取点迹清晰,且第一、二点距离接近2mm的纸带进行测量。先将
第一点记为O点,然后在纸带上任取5个连续的点(或间隔点数相同的
点)1. 2. 3. 4. 5 ,如下图所示。
5.如果T为1点到2点(或2点到3点)之间的时间间隔,
(1)验证O点到2点过程机械能守恒的方程为: ,如果在误差允许的范围内等式成立,试验就是成功的。同理,可以验证O点到3点过程、O点到4点过程的机械能是否守恒。
在验证机械能守恒定律时,如果以v2/2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。
(2)是否可以验证从2点至4点过程机械能守恒?
如果可以,方程应该为
6.拆下器材,放回原处。 (2)是否需要测量重物的质量? (3)实验时,接通电源和释放纸带的顺序怎样?为什么? (4)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? 注意事项 1.安装打点计时器时,两纸带限位孔必须在同一竖直线上,以减少摩擦阻力。 2.实验时,必须先接通电源,让打点计时器工作正常后才能松开纸带让重锤下落。 3.纸带上端最好不要悬空提着,而要用手按在墙上,这样可保证下落的初速度为零,并且纸带上打出的第一个点是清晰的一个小点。 4.实际上重物和纸带下落过程中要克服阻力(主要是打点计时器的阻力)做功,所以动能的增加量必定稍小于势能的减少量。只有当重锤的重量足够大,才能确保阻力远小于重力,近似满足机械能守恒的条件。 5.因不需要知道动能的具体数值,所以不需要测出重物的质量m。 反馈练习: 1.在“验证机械能守恒定律”的实验中, (l)下列器材中不必要的是______(只需填字母代号) A.重物 B.纸带 C.天平 D.刻度尺 (2)由于打点计时器两限位孔不在同一竖直线上,使纸带通过时受到较大阻力,这样会导致实验结果mgh________________mv2/2(选填“”)。 2. 在“验证机械能守恒定律”的实验中,下列叙述正确的是( ) A. 安装打点计时器时,两纸带限位孔应在同一竖直线上 B. 实验时,在松开纸带让重物下落的同时,应立即接通电源 C. 若纸带上开头打出的几点模糊不清,也可设法用后面清晰的点进行验证 D. 测量重物下落高度必须从起始点算起
3.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/s,若重锤质量为1kg。
①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。 ②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。
③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2②在图乙所示的纸带基础上,某同学又选取了多个计数点,并测出了各计数点到第一个点O的距离h,算出了各计数点对应的速度v,以h为横轴,以
为纵轴画出的图线应是如下图中
论是 。
4.某实验小组利用如图甲所示的实验装置来验证机械能守恒定律.已知当地的重力加速度g=
9.80m/s2.实验小组选出一条纸带如图乙所示,其中O点为打点计时器打下的第一个点,A、B、C 为三个计数点,在计数点A和B、B和C之间还各有一个点,测得h1=12.01cm,h2=19.15cm,h3=27.86cm.打点计时器通以50Hz的交流电.根据以上数据算出:当打点计时器打到B点时 重锤的重力势能比开始下落时减少了 J;此时重锤的动能比开始下落时增加了 J,根据计算结果可以知道该实验小组在做实验时出现的问题是 .(重锤质量m已知)
C
AC 1.17;0.684 0.691 误差允许范围内的减小量等于动能的增加量,重物下落的机械能守恒 ①1.88m,1.96m,该实验小组做实验时先释放了纸带,然后再合上打点计时器的电键 或者 释放纸带时手抖动了;②D,重力加速度g