20xx粵教版高中物理必修2第四章第五節(jié)驗證機械能守恒定律-文庫吧在線文庫
【正文】 紙帶測出重物某時刻的下落高度 h 和該時刻的瞬時速度，即可驗證機械能是否守恒 . 測定第 n 點的瞬時速度的方法是：測出第 n 點相鄰的前、后兩段相等時間 T 內(nèi)下落的距離 Sn 和 Sn+1，然后由公式 vn=（ Sn+Sn+1） /2T 或由vn=（ dn+1dn1） /2T 算出（如圖 456 所示） . 【實驗器材】 鐵架臺 (帶鐵夾 )，打點計時器，重錘 (帶紙帶夾子 )，紙帶幾條，復(fù)寫紙片，導(dǎo)線，直尺，學(xué)生電源 . 【實驗步驟】 1. 357 把打點計時器安裝在鐵架臺上，用導(dǎo)線把打點計時器與學(xué)生電源連接好 . ，另一端穿過計時器限位孔，用手豎直提起紙帶使重錘?？吭诖螯c計時器附近 . 圖 4－ 5－ 5 圖 456 圖 457 ，后松手讓重錘帶著紙帶自由下落 . ，得到 3～ 5 條打好點的紙帶 ，在起點標上 O，以后各點依次標上 …… 用刻度尺測出對應(yīng)下落高度 h h h h4…… 公式 Vn=（ dn+1dn1） /2T 計算各點對應(yīng)的瞬時速度 V V V3 mgh，和動能增量 mv2n/2，進行比較 . 【實驗結(jié)論】 自由落體運動機械能守恒或僅在重力作用下物體機械能守恒。為提高實驗精確度可以選擇在氣墊導(dǎo)軌上操作實驗，如圖 451所示，滑塊與氣墊導(dǎo)軌間的摩擦力非常小，幾乎為零，這樣滑塊 在導(dǎo)軌上滑動時就等效為只有重力做功。 ：應(yīng)盡量減小重物下落時紙帶所受的阻力。 ：打點計時器、 、紙帶、復(fù)寫紙片、重物、 、帶有夾子的鐵架臺、導(dǎo)線。 除自由落體外，任何滿足只有重力做功的情況機械能都是守恒的，因自由落體法阻力較大，且下落時間較短，不便觀察。故只需測出小球的最大重力勢能即可；也即轉(zhuǎn)化為測出小球的質(zhì)量和高度差。 答案 ： BC 三．非選擇題 10．用打點計時器和重物在自由下落的情況下驗證機械能守恒定律的實驗中，電源頻率為 50 Hz，依次打出的 點為 0、 4，則在圖 4－ 5－ 11 中兩條紙帶中應(yīng)選取的紙帶是 (選填 “ 甲 ” 或 “ 乙 ” )， 解析： 因為物體自由下落時第 2 兩點距離要接近 2_mm. 答案： 物體自由下落時第 2 兩點距離要接近 2_mm 11．圖 4－ 5－ 12 中， A、 B、 C、 D 為落體法驗證機械能守恒定律實驗中得到的四條紙帶，圖中數(shù)值為相鄰兩計數(shù)點的距離 (單位為mm)． (1)能用來驗證機械能守恒定律的紙帶是 C、 D. (2)先接通電源讓打點計時器工作，后釋放紙帶得到的紙帶是D. 解析：落體法驗證機械能守恒定律試驗中的紙帶在做自由 落體運動，也即加速度為重力加速度的勻加速直線運動。 圖 5 28S 6S 5S 4S 3S 2S 1 C D E F GBA圖 458 答案： AD 隨堂練習(xí) 一、單項選擇題 1. 1．利用重錘下落驗證機械能守恒定律的實驗中，下列敘述正確的是 ( B ) A．應(yīng)該用天平稱出物體的質(zhì)量 B．操作時應(yīng)先接通打點計時器電源，再釋放紙帶 C．打點計時器應(yīng)接 220 V 的直流電源 D．應(yīng)用停表測量物體下落的時間 解析：在重力勢能的變化量及動能的變化量中均含有 m，因而可消去；打點計時器使用交流電；打點計時器是測量時間的儀器，因此，不需要再用停表測量時間，故選項 A、 C、D 錯；在操作時，應(yīng)先接通電源，讓打點穩(wěn)定后再釋放紙帶， 選項 B 對． 答案： B 2．運用落體法驗證機械能守恒定律實驗時，對重錘的要求，下列說法不正確的是 ( D ) A．質(zhì)量較大的 B．密度較大的 C．體積較小的 D．質(zhì)量、體積、密度對實驗結(jié)論沒有影響 解析：用落體法驗證機械能守恒定律實驗時，應(yīng)盡可能讓重錘做自由落體運動，質(zhì)量大的、體積小的和密度大的物體下落時的阻力相對來說都比較小，實驗中產(chǎn)生的相對誤差就會減?。? 答案： D 3．在利用落體法驗證機械能守恒定律的實驗中，運用儀器直接測量的物理量有 ( B ) A．重錘質(zhì)量 B．重錘下落 的高度 C．重錘下落的瞬時速度 D．重錘下落的時間 解析：重錘質(zhì)量不需測量，瞬時速度和下落時間是由實驗數(shù)據(jù)計算出來的，故選項 B對． 答案： B 4．實驗時，發(fā)現(xiàn)重錘減小的勢能總是大于重錘增加的動能，造成這種現(xiàn)象的主要原因是 ( C ) A．選用的重錘質(zhì)量過大 B．選用的重錘質(zhì)量過小 C．空氣對重錘的阻力和打點計時器對紙帶的阻力影響過大 D．實驗操作不細致，實驗數(shù)據(jù)測量不準確 解析：該實驗中重錘做自由落體運動實際上是不可能的，因為重錘總會受到空氣阻力和紙帶與限位孔間的摩擦力作用，故選項 C 正確． 答案： C 二．雙 項選擇題 5. 利用落體法驗證機械能守恒定律的實驗中，實驗誤差的來源有 ( AD ) A．電源頻率的不穩(wěn)定，打點時間不均勻，產(chǎn)生實驗誤差 B．重物質(zhì)量的
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