1、第七章 机械能及其守恒定律第5节 实验：验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律hvmgh=mv 212验证第七章 机械能及其守恒定律第5节 实验：验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律mgh=mv 212验证夹子打点计时器纸带重物？铁架台电源4、选择合适的纸带，处理数据。3、更换纸带，重复几次。1、按装置图装配好仪器2、手提纸带使重物停靠在打点计时器附近,第5节 实验：验证机械能守恒定律然后先接通电源，再松开纸带.？电源电源hvBCmgh=mv 21 12 2xv=xBCTBC第5节 实验：验证机械能守恒定律？电源电源本实验要不要测量物体的质量？mgh=mv 212gh=v 212无需测量物体的质
2、量如果实验要求计算势能和动能的具体数据，那就必须要知道物体的质量。纸带上的第一个点为计时起点0（起始点的速度应该为零，即打点计时器在纸带上打下第一个点时纸带刚开始下落）。gh=v 212x=h起始点对于实际获得的纸带，如何判定纸带上的第一个点就是纸带刚开始下落时打下的呢纸带上的头两个点间的距离应接近2mm。12gt29.80.02212=210-3m=2mm可以不从起始点验证吗（即处理纸带时可以不用到起始点吗）?我们可以选取A、B两点则有：hABmgh222121ABmVmV速度能不能用速度能不能用 v=2gh 或或 v=gt 计算？计算？BACvB=xACTAChm mgh=gh=m mv
3、v2 21 12 2 v=2gh V=gt认为加速度为g，由于各种摩擦阻力不可避免，所以实际加速度必将小于g，这样将得到机械能增加的结论，有阻力作用机械能应该是减少的，故这种方法也不能用.4、实验用的纸带一般小于1m，从起始点开始大约能打出20 个点左右。末位置的点可选择倒数第二个点，从这一个点向前数46 个点当初位置的点，可以减小计算这两个点的瞬时速度以及两点之间距离（高度h）测量的相对误差。1、安装打点计时器时，必须使两纸带限位孔在同一竖直线上，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、选用纸带时应尽量挑选第
4、一、二点间距接近2mm的点迹清晰且各点呈一条直线的纸带。0 0h hv v 2 21 12 2g gh=h=v v2 21 12 2该图象的斜该图象的斜率表示什么？率表示什么？为什么图象为什么图象通过原点？通过原点？0 1 2 3 4 5 实验中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，故动能的增加量EK 必定稍小于势能的减少量EP 。1.偶然误差：2.系统误差：第5节 实验：验证机械能守恒定律测量长度时会带来误差实验原理与操作实验原理与操作例例1 如图如图1为验证机械能守恒定律的实验装置示意图。现有的器为验证机械能守恒定律的实验装置示意图。现有的器材为：带铁夹的铁架台、电
5、磁打点计时器、纸带、带铁夹的重材为：带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、天平。回答下列问题：锤、天平。回答下列问题：(1)为完成此实验，除了所给的器材外，还需要的器材有为完成此实验，除了所给的器材外，还需要的器材有_。A.米尺米尺B.秒表秒表 C.012 V的直流电源的直流电源D.012 V的交流电源的交流电源(2)下面列举了该实验的几个操作步骤：下面列举了该实验的几个操作步骤：A.按照图示的装置安装器材按照图示的装置安装器材 B.将打点计时器接到电源的将打点计时器接到电源的“直流输出直流输出”上上C.用天平测出重锤的质量用天平测出重锤的质量 D.先接通电源，后释放纸带，打出一
6、条纸带先接通电源，后释放纸带，打出一条纸带E.测量纸带上某些点间的距离测量纸带上某些点间的距离F.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能其中操作不当的步骤是其中操作不当的步骤是_。ADB(3)实验中误差产生的原因：实验中误差产生的原因：_ (写出两个原因写出两个原因)。(4)利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值。根据打出的纸带，选取纸带的数值。根据打出的纸带，选取纸带上连续的五个点上连续的五个点A、B、C、D、E，测出各点之间的距离如图，测出各点之间的距离如
7、图2所示。使用交流电源所示。使用交流电源的频率为的频率为f，则计算重锤下落的加速度的表达式，则计算重锤下落的加速度的表达式a_。(用用x1、x2、x3、x4及及f表示表示)纸带与打点计时器之间有摩擦以及空气阻力纸带与打点计时器之间有摩擦以及空气阻力用米尺测量纸带上点的位置时读数有误差用米尺测量纸带上点的位置时读数有误差实验数据的处理实验数据的处理例例2(2016全国卷全国卷)某同学用图某同学用图3甲所示的实验装置验证机械能守恒定律，其中打点甲所示的实验装置验证机械能守恒定律，其中打点计时器的电源为交流电源，可以使用的频率有计时器的电源为交流电源，可以使用的频率有20 Hz、30 Hz和和40
8、Hz，打出纸带的一部，打出纸带的一部分如图乙所示。该同学在实验中没有记录交流电的频率分如图乙所示。该同学在实验中没有记录交流电的频率f，需要用实验数据和其他条件，需要用实验数据和其他条件进行推算。进行推算。(1)若从打出的纸带可判定重物匀加速下落，利用若从打出的纸带可判定重物匀加速下落，利用f和图乙中和图乙中给出的物理量可以写出：在打点计时器打出给出的物理量可以写出：在打点计时器打出B点时，重物下点时，重物下落的速度大小为落的速度大小为_，打出，打出C点时重物下落的速度大小为点时重物下落的速度大小为_，重物下落的加速度大小为，重物下落的加速度大小为_。(2)已测得已测得s18.89 cm，s2
9、9.50 cm，s310.10 cm；当地重力加速度大小为当地重力加速度大小为9.80 m/s2，实验中重物受到的，实验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的平均阻力大小约为其重力的1%。由此推算出。由此推算出f为为_Hz。401.甲同学准备做甲同学准备做“验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律”的实验，乙同学准备做的实验，乙同学准备做“探究加速度与力、探究加速度与力、质量的关系质量的关系”的实验。的实验。(1)图图4中中A、B、C、D、E表示部分实验器材，甲同学需在图中选用的器材有表示部分实验器材，甲同学需在图中选用的器材有_；乙同学需在图中选用的器材有；乙同学需在图中选用的器材有_。(用字母表
10、示用字母表示)(2)乙同学在实验室选齐所需器材后，经正确操作获得如图乙同学在实验室选齐所需器材后，经正确操作获得如图5所示的两条纸带所示的两条纸带和和。纸带纸带_(选填选填“”或或“”)的加速度大，其加速度大小为的加速度大，其加速度大小为_。(2.482.52 m/s2均可均可)A、BB、D、E2.50 m/s22.在在“验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律”的实验中：的实验中：(1)从下列器材中选出实验所必须的，其编号为从下列器材中选出实验所必须的，其编号为_。A.打点计时器打点计时器(包括纸带包括纸带)B.重锤重锤 C.天平天平 D.毫米刻度尺毫米刻度尺 E.秒表秒表(或停表或停表)F.运
11、动小车运动小车(2)进行实验时，为保证重物下落时初速度为零，应进行实验时，为保证重物下落时初速度为零，应_。A.先接通电源，再释放纸带先接通电源，再释放纸带B.先释放纸带，再接通电源先释放纸带，再接通电源(3)下列说法中正确的是下列说法中正确的是_。A.实验中用打点计时器时，一定用到低压直流电源实验中用打点计时器时，一定用到低压直流电源B.选用重物时，同样大小、形状的重物应选重一点的比较好选用重物时，同样大小、形状的重物应选重一点的比较好C.要选用第要选用第1、2两点距离接近两点距离接近2 mm的纸带的纸带D.实验结果总是动能增加量略小于重力势能的减少量实验结果总是动能增加量略小于重力势能的减
12、少量ABDABCD3.(2017郑州高一检测郑州高一检测)如图如图6是利用重物自由下落验证机械能守恒定律的实验装置。是利用重物自由下落验证机械能守恒定律的实验装置。(1)在验证机械能守恒定律的实验中，没有必要进行的操作是在验证机械能守恒定律的实验中，没有必要进行的操作是_。A.用天平测重物的质量用天平测重物的质量B.用秒表测重物下落的时间用秒表测重物下落的时间C.用打点计时器记录重物下落的信息用打点计时器记录重物下落的信息D.用纸带记录测量重物下落的高度用纸带记录测量重物下落的高度(2)该实验所用打点计时器的电源频率为该实验所用打点计时器的电源频率为50 Hz，如图，如图7所示，所示，A、B、
13、C为纸带中选取的为纸带中选取的三个计数点，每两个计数点之间还有三个计数点，每两个计数点之间还有4个点未画出，则每两个计数点之间的时间间隔个点未画出，则每两个计数点之间的时间间隔T_s，打点计时器在打下计数点，打点计时器在打下计数点B时，物体的下落速度为时，物体的下落速度为vB_m/s。(小小数点后保留两位有效数字数点后保留两位有效数字)(3)由于该实验中存在阻力做功，所以实验测得的重物的重力势能的减少量由于该实验中存在阻力做功，所以实验测得的重物的重力势能的减少量_(选选填填“”“”“”或或“”)动能的增加量。动能的增加量。AB0.12.364.某同学做验证机械能守恒定律实验时，不慎将一条挑选
14、出的纸带的一部分损坏，损某同学做验证机械能守恒定律实验时，不慎将一条挑选出的纸带的一部分损坏，损坏的是前端部分。剩下的一段纸带上各相邻点间的距离已测出标在图坏的是前端部分。剩下的一段纸带上各相邻点间的距离已测出标在图8中，单位是中，单位是cm。打点计时器工作频率为打点计时器工作频率为50 Hz，重力加速度，重力加速度g取取9.8 m/s2，重物质量为，重物质量为m。(1)重物在重物在2点时的速度点时的速度v2_，在，在5点时的速度点时的速度v5_，此过程中动能增，此过程中动能增加量加量Ek_，重力势能减少量，重力势能减少量Ep_。由以上可得出实验结论：。由以上可得出实验结论：_。(2)根据实验
15、判断下列图象正确的是根据实验判断下列图象正确的是(其中其中Ek表示重物动能的变化量，表示重物动能的变化量，h表示重物下落表示重物下落的高度的高度)()1.50 m/s2.075 m/s1.03m J1.06m J在误差允许的范围内，机械能守恒在误差允许的范围内，机械能守恒C5.(2017青岛高一检测青岛高一检测)利用如图利用如图9所示实验装置来验证机械能守恒定律。通过电磁铁控所示实验装置来验证机械能守恒定律。通过电磁铁控制的小铁球从制的小铁球从A点自由下落，下落过程中小铁球经过光电门点自由下落，下落过程中小铁球经过光电门B时，毫秒计时器时，毫秒计时器(图中未画图中未画出出)记录下小铁球的挡光时
16、间记录下小铁球的挡光时间t。实验前调整光电门位置，使小球下落过程中，小铁球球。实验前调整光电门位置，使小球下落过程中，小铁球球心垂直细激光束通过光电门，当地重力加速度为心垂直细激光束通过光电门，当地重力加速度为g。(1)为了验证小铁球下落过程中机械能是否守恒，还需要测量的物理量是为了验证小铁球下落过程中机械能是否守恒，还需要测量的物理量是_。A.A点距地面的高度点距地面的高度HB.A、B之间的距离之间的距离hC.小铁球从小铁球从A到到B的下落时间的下落时间tABD.小铁球的直径小铁球的直径d(2)小铁球通过光电门时的瞬时速度小铁球通过光电门时的瞬时速度v_；要验证小铁球下落过程中机械能；要验证
17、小铁球下落过程中机械能是否守恒，只需验证等式是否守恒，只需验证等式_是否成立即可是否成立即可(用实验中测得物理量的符号用实验中测得物理量的符号表示表示)。BD6.现利用如图现利用如图10所示装置验证机械能守恒定律。图中所示装置验证机械能守恒定律。图中AB是固定的光滑斜面，斜面的倾是固定的光滑斜面，斜面的倾角为角为30，1和和2是固定在斜面上适当位置的两个光电门，与它们连接的光电计时器都是固定在斜面上适当位置的两个光电门，与它们连接的光电计时器都没有画出。让滑块从斜面的顶端滑下，光电门没有画出。让滑块从斜面的顶端滑下，光电门1、2各自连接的光电计时器显示的挡光各自连接的光电计时器显示的挡光时间分别为时间分别为5.00102s、2.00102s。已知滑块质量为。已知滑块质量为2.00 kg，滑块沿斜面方向的长，滑块沿斜面方向的长度为度为5.00 cm，光电门，光电门1和和2之间的距离为之间的距离为0.54 m，g取取9.80 m/s2，取滑块经过光电门时的，取滑块经过光电门时的速度为其平均速度。速度为其平均速度。(1)滑块经过光电门滑块经过光电门1时的速度时的速度v1_m/s，通过光电门通过光电门2时的速度时的速度v2_m/s。(2)滑块通过光电门滑块通过光电门1、2之间的动能增加量为之间的动能增加量为_J，重力势能的减少量为重力势能的减少量为_J。1.002.505.255.29
