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第七章 9.实验:验证机械能守恒定律


9.实验:验证机械能守恒定律 1.实验原理:自由落体运动中,物体的重力势能和动能可 以相互转化,总的机械能守恒.设某时刻物体的瞬时速度为 v, 1 2 mgh=2mv .利用打点计时器,通 下落高度为 h,则有________________ 瞬时速度 ,即可 过纸带测出重物某时刻下落的高度及该时刻的_________ 验证机械能守恒定律. 刻度尺 、纸带、复写纸片、 2.实验器材:打点计时器、________ 重物、低压交流电源 ____________、带有夹子的铁架台、导线等. 3.减小实验误差:为了减小阻力对实验的影响,应采用密 较大 填“较大”或“较小”)的重物,纸带应 竖直 度________( ________ 放置. 4.关于“验证机械能守恒定律”的实验,下列叙述的步骤 中,正确的或必要的是( C ) A.利用天平测出重锤的质量 B.采用直流低压电源接打点计时器 C.先接通电源,后释放纸带 D.用秒表测出重锤下落的时间 5.在“验证机械能守恒定律”的实验中,通过计算得到的 有( D ) A.重锤的质量 B.重锤的下落时间 C.重锤的下落高度 D.与重锤下落高度对应的瞬时速度 解析:重锤的质量不需要测量;打点计时器是计时的仪器, 故下落时间不需要计算;重锤下落的高度要测量出来;只有与 重锤下落高度对应的瞬时速度需要用平均速度计算出来. 落体法验证机械能守恒定律 【实验目的】 研究物体自由下落过程中动能与势能的变化,从而验证机 械能守恒定律. 【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.若物体某时刻的瞬时 速度为 v,下落高度为 h,则重力势能的减少量为 mgh,动能的 1 2 增加量为—mv ,看它们在实验误差允许的范围内是否相等,若 2 相等则验证了机械能守恒定律. (2)速度的测量:做匀变速直线运动时,纸带上某点的瞬时 速度等于相邻两点间的平均速度.计算打第 n 个点时的瞬时速 度的方法是:测出第 n 个点前后相邻两段相等时间 T 内下落的 xn+xn+1 距离 xn 和 xn+1,由公式 vn=________ 算出,如图 7-9-1 所示. 2T 【实验器材】 图 7-9-1 铁架台(带铁夹)、打点计时器、重物(带纸带夹子)、纸带若 干条、复写纸片、导线、刻度尺、学生电源等. 【实验步骤】 (1)安装:如图 7-9-2 所示,将打点计时器固定在铁架台 上;用导线将打点计时器与低压交流电源相连接. 图 7-9-2 (2)纸带打点:把纸带的一端在重物上用夹子固定好,另一 端穿过打点计时器的限位孔,用手提着纸带,使重物停靠在打 接通电源 ,待打点稳定后再____________ 释放纸带 , 点计时器附近,先___________ 让重物自由下落.重复几次,打下 3~5 条纸带. (3)选纸带:选取点迹较为清晰的纸带,挑选纸带上第一个 点及距离第一个点较远的点,并依次标上 0、1、2、3…… (4)数据测量:测出点 0 到点 1、点 2、点 3……的距离,即 为对应的下落高度 h1、h2、h3…… (5)数据处理:利用打点计时器记录在纸带上物体自由下落 的高度 hn,计算出瞬时速度 vn,便可验证物体的重力势能减少 1 2 量 ΔEp=mghn 与物体的动能增量 ΔEk=2mvn是否相等,即验证 1 2 ghn 是否等于2vn,在误差允许的范围内,若相等则证明机械能 守恒. 【注意事项】 (1)打点计时器要

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