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实验:验证《机械能守恒定律》在线教案(1)

[日期:2019-10-8 7:14:28] [字体:特大 ]

【实验原理】


 物体m从O点由静止开始自由下落,其匀加速度下落的加速度为a,它经过A点时的速度为vA,经过B点时速度为vB,经过C点时的速度为vC,A到B的时间为T,B到C的时间也为T,到达B点时下落的高度为hOB。因此
  (1)物体到达B点时,重力势能减小了mghOB,此时它获得的动能为如果机械能守恒,那么物体减少的重力势能应等于它增加的动能,即下面等式成立:
  
  (2)下面我们单独求mghoB ,看它们是否相等,若相等,则证明了机械能守恒定律是正确的。
  证明过程:
  (1)我们用尺量出纸带hOB的值,从而得到mghOB
  (2)我们用尺量出纸带的距离SAC,因A到C所用的时间为2T,所以B点的瞬时速度等于AC的平均速度
  
  (理由是:匀变速直线运动中,某段时间中点的瞬时速度等于该段时间的平均速度
  (3)设物体下落的加速度为a,则有
  △s=aT2      (其中△s=sBC-sAB)  即
  
  (△s为相邻的相等时间T发生的位移之差
【实验注意事项】
  1、打点计时器的工作电压为低压(4-6v)交流电,电火花打点计时器的工作电压为220v交流电
  2、打点计时器每打一点的时间间隔是0.02s
  3、为了保证实验纸带选取的O点为开始下落的点,所以选取纸带第1、第2两点之间的距离应约等于2mm
  4、为了减小误差:
  (1)安装打点计时器时要竖直架稳,使其两限位孔在同一竖直平面内,以减少摩擦阻力
  (2)重物应选用质量大、体积小、密度大的材料。
  (3)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,让打点计时器工作后再松开纸带。 
  【系统误差】
  由于重物和纸带下落过程中要克服阻力做功,故动能的增加量必定稍小于重力势能的减少量。改进办法是调整安装的器材,尽可能地减小阻力。 

【达标练习】
    1、在“验证机械能守恒定律”的实验中,已知电磁打点计时器所用的电源的频率为50Hz,查得当地的重力加速度g=9.80 m/s2,测得所用的重物质量为1.00 kg.实验中得到一条点迹清晰的纸带(如图所示),把第一个点记作O,另选连续的四个点A、B、C、D作为测量的点,经测量知道A、B、C、D各点到O点的距离分别为62.99 cm、70.18 cm、77.76 cm、85.73 cm。

  (1)根据以上数据,可知重物由O点运动到C点,重力势能的减少量等于___ J,动能的增加量等于___ J.(结果取三位有效数字)
(2)根据以上数据,可知重物下落时的实际加速度a=____ m/s2,a_____g(填“大于”或“小于”),原因是___________。

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