实验:验证机械能守恒
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图1图2实验:验证机械能守恒定律一、实验目的通过实验验证机械能守恒定律.二、实验原理如图1所示,质量为m 的物体从O 点自由下落,以地面作为零重力势能面,如果忽略空气阻力,下落过程中任意两点A 和B 的机械能守恒即12mv 2A +mgh A =12mv 2B +mgh B 上式亦可写成12mv 2B -12mv 2A =mgh A -mgh B . 等式说明,物体重力势能的减少等于动能的增加.为了方便,可以直接从开始下落的O 点至任意一点(如图1中A 点)来进行研究,这时应有:12mv 2A =mgh ,即为本实验要验证的表达式,式中h 是物体从O 点下落至A 点的高度,v A 是物体在A点的瞬时速度.三、实验器材打点计时器,低压交流电源,带有铁夹的铁架台,纸带,复写纸,带夹子的重物,刻度尺,导线两根.四、实验步骤1.安装置: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.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12mv 2n =mgh n 验证时,应选点迹清晰,且1、2两点间距离略小于或接近2 mm 的纸带.(2)用12mv 2B -12mv 2A =mg Δh 验证时,由于重力势能的相对性,处理纸带时,选择适当的点为基准点,只要后面的点迹清晰就可选用.五、数据处理方法一:利用起始点和第n 点计算代入mgh n 和12mv 2n ,如果在实验误差允许的条件下,mgh n 和12mv 2n 相等,则验证了机械能守恒定律.方法二:任取两点计算(1)任取两点A、B测出h AB,算出mgh AB.(2)算出12mv2B-12mv2A的值.(3)在实验误差允许的条件下,若mgh AB=12mv2B-12mv2A,则验证了机械能守恒定律.方法三:图象法从纸带上选取多个点,测量从第一点到其余各点的下落高度h,并计算各点速度的平方v2,然后以12v2为纵轴,以h为横轴,根据实验数据作出12v2-h图线.若在误差允许的范围内图线是一条过原点且斜率为g的直线,则验证了机械能守恒定律.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(如空气阻力、打点计时器阻力)做功,故动能的增加量ΔE k稍小于重力势能的减少量ΔE p,即ΔE k<ΔE p,这属于系统误差.改进的办法是调整器材的安装,尽可能地减小阻力.2.本实验的另一个误差来源于长度的测量,属偶然误差.减小误差的办法是测下落距离时都从0点量起,一次将各打点对应的下落高度测量完,或者多次测量取平均值来减小误差.七、注意事项1.打点计时器要稳定的固定在铁架台上,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.4.测下落高度时,要从第一个打点测起,并且各点对应的下落高度要一次测量完.5.速度不能用v n=gt n或v n=2gh n计算,因为只要认为加速度为g,机械能当然守恒,即相当于用机械能守恒定律验证机械能守恒定律,况且用v n=gt n计算出的速度比实际值大,会得出机械能增加的结论,而因为摩擦阻力的影响,机械能应该减小,所以速度应从纸带上直接测量计算.同样的道理,重物下落的高度h,也只能用刻度尺直接测量,而不能用h n=12gt2n或h n=v2n2g计算得到.记忆口诀自由落体验守恒,阻力减小机械能.仪器固定竖直向,先开电源物后放.开头两点两毫米,从头验证式容易.不管开头看清晰,任取两点就可以.图象验证也很好,关键记住两坐标.例1某实验小组在做“验证机械能守恒定律”实验中,提出了如图3所示的甲、乙两种方案:甲方案为用自由落体运动进行实验,乙方案为用小车在斜面上下滑进行实验.图1(1)组内同学对两种方案进行了深入的讨论分析,最终确定了一个大家认为误差相对较小的方案,你认为该小组选择的方案是__________,理由是_______________________________。
实验:验证机械能守恒定律实验报告实验:验证机械能守恒定律实验报告范文一班级:姓名:座位:[实验目的]1.验证机械能守恒定律。
2.掌握实验数据处理方法,能定性分析误差产生的原因。
[实验原理]当物体自由下落时,只有重力做功,物体的重力势能和动能互相转化,机械能守恒。
若某一时刻物体下落的瞬时速度为v ,下落高度为h ,则应有:21mg m 2h v =。
借助打点计时器,测出重物某时刻的下落高度h 和该时刻的瞬时速度v ,即可验证机械能是否守恒,实验装置如图1所示。
测定第n 点的瞬时速度的方法是: T 2h -h 1-n 1n n +=v[实验器材]铁架台(带铁夹)、打点计时器、纸带、交流电源、导线、带铁夹的重锤、纸带、刻度尺等。
[实验步骤]1.按如图1装置把打点计时器安装在铁架台上,并使两限位孔在同一竖直线上,以减小摩擦阻力。
用导线把打点计时器与交流电源连接好。
2.把纸带的一端在重锤上用夹子固定好,另一端穿过计时器限位孔,用手竖直提起纸带使重锤停靠在打点计时器附近。
3.先接通电源,再松开纸带,让重锤带着纸带自由下落。
4.重复几次,得到3~5条打好点的纸带。
5.在打好点的纸带中挑选点迹清晰且第1、2两计时点间的距离接近2mm 的一条纸带,在起始点标上0,再在距离0点较远处开始选取相邻的几个计数点依次标上1、2、3……用刻度尺测出对应下落的高度h 1、h 2、h 3……6.应用公式T2h -h 1-n 1n n +=v 计算各点对应的瞬时速度v 1、v 2、v 3……7.计算各点对应的重力势能减少量mgh n 和动能的增加量221n mv ,进行比较,并讨论如何减小误差。
[注意事项]1.打点计时器的两限位孔必须在同一竖直线上,以减少摩擦阻力。
选用质量和密度较大的重物,以减小空气阻力的影响。
2.实验时,需保持提纸带的手不动,待接通电源,让打点计时器工作正常后再松开纸带让重锤下落,以保证第一个点是一个清晰的小点。
机械能守恒定律说课稿实验验证《机械能守恒定律》的说课稿(优秀6篇)在教学工作者实际的教学活动中,时常要开展说课稿准备工作,编写说课稿是提高业务素质的有效途径。
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能量守恒定律说课稿篇一一。
教学内容:第九节实验:验证机械能守恒定律第十节能量守恒定律与能源二。
知识要点:1.会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度。
掌握验证机械能守恒定律的实验原理。
通过用纸带与打点计时器来验证机械能守恒定律,体验验证过程和物理学的研究方法。
培养学生的观察和实践能力,培养学生实事求是的科学态度。
2.理解能量守恒定律,知道能源和能量耗散。
通过对生活中能量转化的实例分析,理解能量守恒定律的确切含义。
三。
重难点解析:1.实验:验证机械能守恒定律实验目的:验证机械能守恒定律。
实验原理:通过实验,分别求做自由落体运动物体的重力势能的减少量和相应过程动能的增加量。
若二者相等,说明机械能守恒,从而验证机械能守恒定律:△ep=△ek实验器材打点计时器及电源、纸带、复写纸、重物、刻度尺、带有铁夹的铁架台、导线。
实验步骤:(1)如图所示装置,将纸带固定在重物上,让纸带穿过打点计时器。
(2)用手握着纸带,让重物静止地靠近打点计时器的地方,然后接通电源,松开纸带,让重物自由落下,纸带上打下一系列小点。
(3)从打出的几条纸带中挑选一、二点间的距离接近2mm且点迹清晰的纸带进行测量,记下一个点的位置o,并在纸带上从任意点开始依次选取几个计数点1、2、3、4…,并量出各点到o点的距离h1、h2、h3…,计算相应的重力势能减少量,mgh。
如图所示。
(4)依步骤(3)所测的各计数点到o点的距离hl、h2、h3…,根据公式vn=计算物体在打下点l、2…时的即时速度v1、v2…。
计算相应的动能(5)比较实验结论:在重力作用下,物体的重力势能和动能可以互相转化,但总的机械能守恒。
实验七验证机械能守恒定律装置原理图实验步骤注意事项1.安装器材:将打点计时器固定在铁架台上,用导线将打点计时器与电源相连。
2.打纸带:用手竖直提起纸带,使重物停靠在打点计时器下方附近,先接通电源,再松开纸带,让重物自由下落,打点计时器就在纸带上打出一系列的点,取下纸带,换上新的纸带重打几条(3~5条)纸带。
3.选纸带:从打出的几条纸带中选出一条点迹清晰的纸带。
1.安装:打点计时器竖直安装,纸带沿竖直方向拉直。
2.重物:选密度大、质量大的金属块,且在靠近打点计时器处释放。
3.选带:点迹清晰,且第1个点、第2个点间距离接近2 mm。
4.速度:v n=h n+1-h n-12T数据处理方案一:利用起始点和第n点计算代入mgh n和12m v2n,如果在实验误差允许的范围内,mgh n和12m v2n相等,则验证了机械能守恒定律。
方案二:任取两点计算(1)任取两点A、B,测出h AB,算出mgh AB。
(2)算出12m v2B-12m v2A的值。
(3)在实验误差允许的范围内,若mgh AB=12m v2B-12m v2A,则验证了机械能守恒定律。
方案三:图像法从纸带上选取多个点,测量从第一点到其余各点的下落高度h,并计算各点速度的平方v2,然后以12v2为纵轴,以h为横轴,根据实验数据作出12v2-h 图像。
若在误差允许的范围内图像是一条过原点且斜率为g的直线,则验证了机械能守恒定律考点一教材原型实验例1如图1甲所示是用“落体法”验证机械能守恒定律的实验装置(g取9.80 m/s2)。
图1(1)选出一条清晰的纸带如图乙所示,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,打点计时器通以频率为50 Hz的交变电流。
用分度值为1 mm 的刻度尺测得OA=12.41 cm,OB=18.90 cm,OC=27.06 cm,在计数点A和B、B和C之间还各有一个点,重锤的质量为1.00 kg。
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,此时重锤的速度v B=________m/s,此时重锤的动能比开始下落时增加了________J(结果均保留3位有效数字)。
8.5实验:验证机械能守恒定律【学习目标】1.理解实验的设计思路,明确实验中需要测量的物理量。
2.知道实验中选取测量点的有关要求,会根据实验中打出的纸带测定物体下落的距离,掌握测量物体运动的瞬时速度的方法。
3.能正确进行实验操作,能够根据实验数据的分析中得出实验结论。
4.能定性地分析产生实验误差的原因,并会采取相应的措施减小实验误差【知识要点】一、实验原理1.做自由落体运动的物体,设质量为m,下落高度为h时的速度为v,则减少的重力势能为mgh,增加的动能为mv2/2。
若两个量在误差范围内相等,就验证了机械能守恒定律。
2.测定第n点的瞬时速度的方法是:物体做匀变速直线运动的纸带上某点的瞬时速度,等于这点前后相邻两点间的平均速度。
3.如图所示为实验中得到的纸带,各段距离的测量数据在图中标出,设相邻计数点间的时间为T,则纸带上n点的瞬时速度的计算表达式为:二、实验器材铁架台(带铁夹)、电火花计时器、重物(带夹子)、纸带、复写纸、导线、毫米刻度尺、低压交流电源(4 V~6 V).三、实验步骤1.按照实验装置图,先将打点计时器竖直的固定在铁架台上,用导线把打点计时器与学生电源连接好。
2.把纸带的一端在重锤上用夹子固定好,另一端穿过打点计时器两个限位孔,用手竖直提起纸带,使重锤停靠在打点计时器附近。
3.先接通电源打点,后释放纸带,让重物自由落下,纸带上打下一系列点。
4.换上新纸带,重复实验几次。
得到3-5条打好点的纸带。
5.在打好的纸带中挑选第一、二两点间距接近2mm ,且点迹清晰的一条纸带。
在起始点标上0,并在纸带上清晰的点开始连续选取几个计数点标为1、2、3、4,并用刻度尺测量出各点到0点的距离为对应下落的高度h 1、h 2、h 3、h 4。
如图所示。
四、数据处理1.计算各点对应的瞬时速度:根据公式v n =h n +1-h n -12T ,计算出1、2、3、……、n 点的瞬时速度v 1、v 2、v 3、……、v n .2.机械能守恒验证:方法一:利用起始点和第n 点.从起始点到第n 个计数点,重力势能减少量为mgh n ,动能增加量为12m v 2n ,计算gh n 和12v 2n ,如果在实验误差允许范围内gh n =12v 2n ,则机械能守恒定律得到验证.方法二:任取两点A 、B .从A 点到B 点,重力势能减少量为mgh A -mgh B ,动能增加量为12m v 2B -12m v 2A ,计算gh AB和12v 2B -12v 2A ,如果在实验误差允许范围内gh AB =12v 2B -12v 2A ,则机械能守恒定律得到验证.方法三:图像法.计算各计数点12v 2,以12v 2为纵轴,以各计数点到第一个点的距离h 为横轴,根据实验数据绘出12v 2-h图线(如图).若在误差允许范围内图像是一条过原点且斜率为g 的直线,则验证了机械能守恒定律.五、注意事项1.选用质量和密度较大的重物,减小阻力对实验的影响。
实验:验证机械能守恒定律
一 、自由落体运动来验证机械能守恒定律 1、实验原理和器材:
(1)选择开始的两点间距接近2 mm 的一条纸带,打的第一个点为起始点,如果在实验误差允许范围内mgh n =1
2
m v n 2,则机械能守恒定律得到验证.
粘贴纸带:
处理数据: 计数点 l 2 3 下落高度 速度 势能减少量 动能增加量
结论
(2)选取任取两点A 、B .
如果在实验误差允许范围内mgh AB =12m v B 2-1
2m v A 2,则机械守恒定律得到验证.
粘贴纸带: 数据处理 计数点 A B
下落高度 速度
势能减少量 动能增加量
结论
实验误差分析:
本实验的误差主要是纸带测量产生的偶然误差以及重物和纸带运动中的空气阻力及打点计时器的摩擦阻力引起的系统误差. 3、实验注意事项:
(1)安装打点计时器时,要使两限位孔的中线在同一竖直线上,以减小摩擦阻力. (2)应选用质量和密度较大的重物.
(3)实验时,应先接通电源,让打点计时器正常工作后再松开纸带让重物下落. (4)本实验中的几种验证方法均不需要测重物的质量m .
(5)速度不能用v =gt 或v =2gh 计算,应根据纸带上测得的数据,用v n =h n +1-h n -1
2T 计算瞬时速度.。