【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 、v2?。計(jì)算相應(yīng)的動(dòng)能（5）比較實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在重力作用下，物體的重力勢(shì)能和動(dòng)能可以互相轉(zhuǎn)化，但總的機(jī)械能守恒。選取紙帶的原則：（1）點(diǎn)跡清晰。（2）所打點(diǎn)呈一條直線。（3）第2點(diǎn)間距接近2mm。本實(shí)驗(yàn)應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題：（1）安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，必須使兩個(gè)紙帶限位孔在同一豎直線上，以減小摩擦阻力；（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)必須保持提起的紙帶豎直，手不動(dòng)。待接通電源，讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作穩(wěn)定后再松開(kāi)紙帶，以保證第一點(diǎn)是一個(gè)清晰的點(diǎn)；（3）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器必須接50hz的4v?d6v的交流電；（4）選用紙帶時(shí)應(yīng)盡量挑選第一、二點(diǎn)間距接近2mm的點(diǎn)跡清晰且各點(diǎn)呈一條直線的紙帶；（5）測(cè)量高度h時(shí)，應(yīng)從起始點(diǎn)算起，為了減小h的相對(duì)誤差，選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)要離起始點(diǎn)遠(yuǎn)一些，紙帶也不宜過(guò)長(zhǎng)，有效長(zhǎng)度可以是6?d8。（6）因?yàn)槭峭ㄟ^(guò)比較一個(gè)物體能夠?qū)ν庾龉Γ覀兙驼f(shuō)這個(gè)物體具有能量。如：運(yùn)動(dòng)的物體可以推動(dòng)與其接觸的另一個(gè)物體一起向前運(yùn)動(dòng)，對(duì)被推動(dòng)的物體做功，說(shuō)明運(yùn)動(dòng)的物體具有能量。又如流動(dòng)的河水、被舉高的重物、被壓縮的彈簧、高溫高壓氣體??都能對(duì)外做功，因此都具有能量。能量有各種不同的形式：運(yùn)動(dòng)的物體具有動(dòng)能；被舉高的重物具有重力勢(shì)能；發(fā)生彈性形變的物體具有彈性勢(shì)能；由大量粒子構(gòu)成的系統(tǒng)具有內(nèi)能。另外自然界中還存在如化學(xué)能、電能、光能、太陽(yáng)能、風(fēng)能、潮汐能、原子能等等不同形式的能。不同的能與物體的不同運(yùn)動(dòng)形式相對(duì)應(yīng)。如機(jī)械能對(duì)應(yīng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)；內(nèi)能與大量微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)。能量的轉(zhuǎn)化：各種不同形式的能可以互相轉(zhuǎn)化，在轉(zhuǎn)化過(guò)程中總量保持不變。也就是說(shuō)當(dāng)某個(gè)物體的能量減少時(shí)，一定存在其他物體的能量增加，且減少量一定等于增加量；當(dāng)某種形式的能量減少時(shí)，一定存在其他形式的能量增加，且減少量一定等于增加量。功是能量轉(zhuǎn)化的量度不同形式的能量之間的轉(zhuǎn)化是通過(guò)做功實(shí)現(xiàn)的。做功的過(guò)程就是各種形式的能量之間轉(zhuǎn)化（或轉(zhuǎn)移）的過(guò)程。且做了多少功，就有多少能量發(fā)生轉(zhuǎn)化（或轉(zhuǎn)移），因此，功是能量轉(zhuǎn)化的量度。常見(jiàn)力做功與能量轉(zhuǎn)化的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下： 重力做功：重力勢(shì)能與其他能相互轉(zhuǎn)化； 彈力做功：彈性勢(shì)能與其他能相互轉(zhuǎn)化； 電場(chǎng)力做功：電勢(shì)能與其他能相互轉(zhuǎn)化；安培力做功：電能與機(jī)械能等其他形式的能相互轉(zhuǎn)化等等。能量既不會(huì)消滅，也不會(huì)創(chuàng)生，只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化成另一種形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，轉(zhuǎn)化或者轉(zhuǎn)移過(guò)程中總量不變，這個(gè)規(guī)律叫做能量守恒定律。表達(dá)式 e初=e末；e增=e減 說(shuō)明：① 該定律是貫穿整個(gè)物理學(xué)的基本規(guī)律之一，是學(xué)習(xí)物理學(xué)的一條主線。② 要分清系統(tǒng)中有多少種形式的能，發(fā)生了哪些轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移。③ 滑動(dòng)摩擦力與相對(duì)距離的乘積在數(shù)值上等于系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能，即q= 注意：① 某種形式的能量減少必然有另一種形式的能量增加，增加量與減少量相等。② 某個(gè)物體能量減少必然有另一個(gè)物體的能量增加，增加量與減少量相等。這也是我們列能量守恒表達(dá)式時(shí)的兩條基本思路。能源和能量耗散（1）能源是人類社會(huì)活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。人類利用能源大致經(jīng)歷了三個(gè)時(shí)期，即柴薪時(shí)期、煤炭時(shí)期、石油時(shí)期。（2）能量耗散：燃料燃燒時(shí)一旦把自己的熱量釋放出去，它就不會(huì)自動(dòng)聚集起來(lái)供人類重新利用；電池中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，它又通過(guò)燈泡轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和光能，熱和光被其他物質(zhì)吸收之后變成周圍環(huán)境的內(nèi)能，我們也無(wú)法把這些內(nèi)能收集起來(lái)重新利用。這種現(xiàn)象叫做能量的耗散。能量耗散表明，在能源的利用過(guò)程中，即在能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程中，能量在數(shù)量上并未減少，但在可利用的品質(zhì)上降低了，從便于利用的變成不便于利用的了。這是能源危機(jī)更深層次的含意，也是“自然界的能量雖然守恒，但還是要節(jié)約能源”的根本原因?！镜湫屠}[例1] 用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。實(shí)驗(yàn)所用的電源為學(xué)生電源，輸出電壓為6 v的交流電和直流電兩種。重錘從高處由靜止開(kāi)始落下，重錘上拖著的紙帶通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出一系列的點(diǎn)，對(duì)紙帶上的點(diǎn)的痕跡進(jìn)行測(cè)量，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。（1）下面列舉了該實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟： ，同時(shí)接通電源開(kāi)關(guān)打出一條紙帶 指出其中沒(méi)有必要進(jìn)行的或者操作不恰當(dāng)?shù)牟襟E，將其選項(xiàng)對(duì)應(yīng)的字母填在下面的橫線上，并說(shuō)明其原因。（2）利用這個(gè)裝置也可以測(cè)量重錘下落的加速度a的數(shù)值，如圖所示。根據(jù)打出的紙帶，選取紙帶上打出的連接五個(gè)點(diǎn)a、b、c、d、e，測(cè)出a點(diǎn)距起始點(diǎn)o的距離為，點(diǎn)a、c間的距離為s1，點(diǎn)c、e間的距離為s2，使用交流電的頻率為f，則根據(jù)這些條件計(jì)算重錘下落的加速度a的表達(dá)式為：a=。（3）在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，重錘減小的重力勢(shì)能總是大于重錘動(dòng)能的增加，其原因主要是因?yàn)樵谥劐N下落過(guò)程中存在著阻力的作用，可以通過(guò)該實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)定該阻力的大小。若已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣裙J(rèn)的較準(zhǔn)確的值為g，還需要測(cè)量的物理量是。試用這些物理量和紙帶上的測(cè)量數(shù)據(jù)表示出重錘下落的過(guò)程中受到的平均阻力大小為f=。解析：（1）步驟b是錯(cuò)誤的，應(yīng)該接到電源的交流輸出端。步驟d是錯(cuò)誤的，應(yīng)該先接通電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放紙帶。步驟c不必要，因?yàn)楦鶕?jù)測(cè)量原理，重錘的動(dòng)能和勢(shì)能中都包含了質(zhì)量m，可以約去。（2）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律△s=at2，有a= = =（3）根據(jù)牛頓第二定律有mg－f=ma，得f=mg－ma=m[g－故需要測(cè)量的物理量為重錘的質(zhì)量m。[例2] 實(shí)驗(yàn)室為你準(zhǔn)備了下列主要的實(shí)驗(yàn)器材：] ；。試設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 要求：① 說(shuō)明實(shí)驗(yàn)方法和原理以及還需要的測(cè)量工具和器材。② 說(shuō)明實(shí)驗(yàn)的步驟和測(cè)量的物理量。③ 說(shuō)明數(shù)據(jù)的處理和驗(yàn)證的具體方法。④ 說(shuō)明誤差產(chǎn)生的原因和消除的方法。解析：（1）用細(xì)線拴一小球，讓其從某一高度由靜止釋放，小球在向下擺動(dòng)的過(guò)程中，線的拉力與球運(yùn)動(dòng)方向垂直，不做功。因小球運(yùn)動(dòng)的速度不太大，空氣阻力可以忽略，所以小球在下擺的過(guò)程中認(rèn)為機(jī)械能守恒，設(shè)小球的質(zhì)量為m，用直尺測(cè)出某過(guò)程小球下落的高度，用光電門和光電計(jì)時(shí)器測(cè)出小球通過(guò)最低點(diǎn)時(shí)的速度，便可驗(yàn)證球下擺的過(guò)程機(jī)械能是否守恒。還需要的器材有：細(xì)線、刻度尺、鐵架臺(tái)、卡尺等。實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。（2）實(shí)驗(yàn)步驟：① 用長(zhǎng)約1 m的細(xì)線將金屬球懸掛在鐵架臺(tái)的支架上，測(cè)量出懸點(diǎn)到球心的距離l，并用卡尺測(cè)出小球的直徑d；② 將光電門安裝在懸點(diǎn)正下方小球恰好經(jīng)過(guò)的位置，并將光電門與光電計(jì)時(shí)器相連接；③ 在小球的釋放點(diǎn)立一長(zhǎng)直尺，記錄小球釋放點(diǎn)的高度h；④ 將小球由靜止釋放，記錄小球在最低點(diǎn)處穿過(guò)光電門用的時(shí)間△t；⑤ 改變小球釋放的高度，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，測(cè)出幾組數(shù)據(jù)。（3）產(chǎn)生誤差的主要原因是：小球釋放點(diǎn)高度的測(cè)量和擺線長(zhǎng)度的測(cè)量不準(zhǔn)而導(dǎo)致小球下落的高度差△h測(cè)量不準(zhǔn)。改進(jìn)的方法是設(shè)置一個(gè)豎直的平面，記錄懸點(diǎn)的位置和過(guò)懸點(diǎn)的豎直線，讓小球在豎直平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，這樣便于記錄小球的釋放位置和下落高度。（4）數(shù)據(jù)的處理方法是：① 測(cè)出由懸點(diǎn)到小球釋放點(diǎn)的高度h，算出小球下落高度δh=l－h(huán)和小球重力勢(shì)能的變化△ep=mg（l－h(huán)）。② 由小球的直徑d和小球通過(guò)光電門的時(shí)間算出小球在最低點(diǎn)時(shí)的速度v和相應(yīng)動(dòng)能增量△ek=比較△ek和△ep的大小，便可驗(yàn)證此過(guò)程機(jī)械能是