第 九 節(jié) 實(shí) 驗(yàn) ： 驗(yàn) 證 機(jī) 械 能 守 恒 定 律 一 、 實(shí) 驗(yàn) 目 的驗(yàn) 證 機(jī) 械 能 守 恒 定 律 二 、 實(shí) 驗(yàn) 原 理通 過 實(shí) 驗(yàn) ， 求 做 自 由 落 體 運(yùn) 動(dòng) 物 體 的 重 力 勢(shì) 能 的 減 少 量和 相 應(yīng) 過 程 動(dòng) 能 的 增 加 量 若 二 者 相 等 ， 說 明 機(jī) 械 能 守 恒 ，從 而 驗(yàn) 證 機(jī) 械 能 守 恒 定 律 三 、 實(shí) 驗(yàn) 器 材打 點(diǎn) 計(jì) 時(shí) 器 及 電 源 、 紙 帶 、 復(fù) 寫 紙 、 重 物 、 刻 度 尺 、 帶有 鐵 夾 的 鐵 架 臺(tái) 、 導(dǎo) 線 四 、 實(shí) 驗(yàn) 步 驟1 安 裝 ： 將 打 點(diǎn) 計(jì) 時(shí) 器 固 定 在 鐵 架 臺(tái) 上 ； 用 導(dǎo) 線 將 打 點(diǎn)計(jì) 時(shí) 器 與 低 壓 交 流 電 源 相 連 接 2 接 電 源 ， 打 紙 帶 ： 把 紙 帶 的 一 端 在 重 物 上 用 夾 子 固 定好 ， 另 一 端 穿 過 打 點(diǎn) 計(jì) 時(shí) 器 的 限 位 孔 ， 用 手 提 著 紙 帶 使 重 物停 靠 在 打 點(diǎn) 計(jì) 時(shí) 器 附 近 ， 接 通 電 源 ， 待 打 點(diǎn) 穩(wěn) 定 后 松 開 紙帶 ， 讓 重 物 自 由 下 落 重 復(fù) 幾 次 ， 打 下 3 5條 紙 帶 3 選 紙 帶 ： 選 取 點(diǎn) 跡 較 為 清 晰 的 挑 選 紙 帶 上 第 一 個(gè) 點(diǎn)及 距 離 第 一 個(gè) 點(diǎn) 較 遠(yuǎn) 的 點(diǎn) ， 并 依 次 標(biāo) 上 0,1,2,34 數(shù) 據(jù) 測(cè) 量 ： 測(cè) 出 0到 點(diǎn) 1、 點(diǎn) 2、 點(diǎn) 3的 距 離 ， 即為 對(duì) 應(yīng) 的 下 落 高 度 h 1、 h2、 h3 六 、 注 意 事 項(xiàng)1 安 裝 打 點(diǎn) 計(jì) 時(shí) 器 時(shí) ， 必 須 使 兩 個(gè) 限 位 孔 在 同 一 豎 直 線上 ， 以 減 小 摩 擦 阻 力 2 應(yīng) 選 用 質(zhì) 量 和 密 度 較 大 的 重 物 ， 增 大 重 力 可 使 阻 力 的影 響 相 對(duì) 減 小 ， 增 大 密 度 可 以 減 小 體 積 ， 可 使 空 氣 阻 力 減小 3 實(shí) 驗(yàn) 時(shí) 必 須 保 持 提 起 的 紙 帶 豎 直 ， 手 不 動(dòng) 接 通 電 源后 ， 讓 打 點(diǎn) 計(jì) 時(shí) 器 工 作 穩(wěn) 定 后 再 松 開 紙 帶 ， 以 保 證 第 一 點(diǎn) 是一 個(gè) 清 晰 的 點(diǎn) 七 、 誤 差 分 析1 本 實(shí) 驗(yàn) 的 誤 差 主 要 來 自 于 空 氣 阻 力 及 紙 帶 和 計(jì) 時(shí) 器 限位 孔 之 間 的 摩 擦 故 重 力 勢(shì) 能 的 減 少 量 應(yīng) 等 于 動(dòng) 能 增 加 量 和克 服 阻 力 做 功 之 和 所 以 動(dòng) 能 的 增 加 量 應(yīng) 略 小 于 重 力 勢(shì) 能 的減 少 量 2 偶 然 誤 差測(cè) 量 長(zhǎng) 度 時(shí) 會(huì) 帶 來 誤 差 ， 減 小 誤 差 的 辦 法 是 ：(1)測(cè) 距 離 時(shí) 都 應(yīng) 從 打 第 一 個(gè) 點(diǎn) O點(diǎn) 量 起 (2)多 測(cè) 幾 次 取 平 均 值 3 系 統(tǒng) 誤 差實(shí) 驗(yàn) 中 重 物 和 紙 帶 下 落 過 程 中 要 克 服 阻 力 (主 要 是 打 點(diǎn) 計(jì)時(shí) 器 的 阻 力 )做 功 ， 故 動(dòng) 能 的 增 加 量 Ek必 定 稍 小 于 重 力 勢(shì) 能的 減 少 量 E p. 在 “ 驗(yàn) 證 機(jī) 械 能 守 恒 定 律 ” 的 實(shí) 驗(yàn) 中 ， 有 下 列A至 F六 個(gè) 步 驟 ：A 將 打 點(diǎn) 計(jì) 時(shí) 器 豎 直 固 定 在 鐵 架 臺(tái) 上B 接 通 電 源 ， 再 松 開 紙 帶 ， 讓 重 錘 自 由 下 落C 取 下 紙 帶 ， 更 換 紙 帶 (或 將 紙 帶 翻 個(gè) 面 )， 重 新 做 實(shí) 驗(yàn) 答 案 ： (1)ADBCEF (2)BCD 【 針 對(duì) 訓(xùn) 練 】 1.關(guān) 于 驗(yàn) 證 機(jī) 械 能 守 恒 定 律 的 實(shí) 驗(yàn) 步 驟 有以 下 說 法A 把 打 點(diǎn) 計(jì) 時(shí) 器 固 定 在 鐵 架 上 ， 并 且 用 導(dǎo) 線 將 打 點(diǎn) 計(jì)時(shí) 器 接 在 低 壓 交 流 電 源 上B 將 連 有 重 物 的 紙 帶 穿 過 限 位 孔 ， 用 手 提 著 紙 帶 ， 讓重 物 盡 量 靠 近 打 點(diǎn) 計(jì) 時(shí) 器C 松 開 紙 帶 ， 接 通 電 源D 更 換 紙 帶 ， 重 復(fù) 幾 次 ， 選 用 點(diǎn) 跡 清 晰 且 第 1、 2兩 點(diǎn)間 距 為 2 mm的 紙 帶 E 用 天 平 稱 出 物 體 的 質(zhì) 量 ， 利 用 mgh mv2/2驗(yàn) 證 機(jī) 械能 守 恒 定 律在 上 述 實(shí) 驗(yàn) 步 驟 中 錯(cuò) 誤 的 是 _； 多 余 的 是 _答 案 ： C E 在 “ 驗(yàn) 證 機(jī) 械 能 守 恒 定 律 ” 的 實(shí) 驗(yàn) 中 ， 已 知 打點(diǎn) 計(jì) 時(shí) 器 所 用 電 源 的 頻 率 為 50 H z， 查 得 當(dāng) 地 的 重 力 加 速 度 g 9.80 m/s2， 某 同 學(xué) 選 擇 了 一 條 理 想 的 紙 帶 ， 用 刻 度 尺 測(cè) 量時(shí) 各 計(jì) 數(shù) 點(diǎn) 對(duì) 應(yīng) 刻 度 尺 上 的 讀 數(shù) 如 圖 所 示 ， 圖 中 O點(diǎn) 是 打 點(diǎn)計(jì) 時(shí) 器 打 出 的 第 一 個(gè) 點(diǎn) ， A、 B、 C、 D分 別 是 每 打 兩 個(gè) 點(diǎn) 取出 的 計(jì) 數(shù) 點(diǎn) 根 據(jù) 以 上 數(shù) 據(jù) ， 可 知 重 物 (質(zhì) 量 為 m)由 O點(diǎn) 運(yùn) 動(dòng)到 B點(diǎn) 時(shí) ： (1)重 力 勢(shì) 能 的 減 少 量 為 _；(2)動(dòng) 能 的 增 加 量 為 _；(3)根 據(jù) 計(jì) 算 的 數(shù) 據(jù) 可 得 出 什 么 結(jié) 論 ？ 產(chǎn) 生 誤 差 的 主 要 原因 是 什 么 ？ (3)從 (1)、 (2)中 計(jì) 算 的 數(shù) 據(jù) 得 出 在 實(shí) 驗(yàn) 誤 差 允 許 的 范 圍 內(nèi)重 物 減 少 的 重 力 勢(shì) 能 等 于 其 動(dòng) 能 的 增 加 ， 機(jī) 械 能 守 恒 重 物 減 少 的 重 力 勢(shì) 能 略 大 于 其 增 加 的 動(dòng) 能 ， 原 因 是 重 物在 下 落 時(shí) 要 受 到 阻 力 作 用 (打 點(diǎn) 計(jì) 時(shí) 器 對(duì) 紙 帶 的 摩 擦 力 、 空 氣阻 力 )， 克 服 阻 力 做 功 答 案 ： (1)1.911m (2)1.864m (3)見 解 析【 題 后 總 結(jié) 】 (1)動(dòng) 能 增 量 略 小 于 勢(shì) 能 減 少 量 ， 屬 于 系 統(tǒng)誤 差 (2)注 意 處 理 數(shù) 據(jù) 時(shí) 的 單 位 換 算 【 針 對(duì) 訓(xùn) 練 】 2.在 “ 驗(yàn) 證 機(jī) 械 能 守 恒 定 律 ” 的 實(shí) 驗(yàn) 中 ，已 知 打 點(diǎn) 計(jì) 時(shí) 器 所 用 電 源 的 頻 率 為 50 H z， 取 當(dāng) 地 的 重 力 加 速度 g 9.8 m/s2， 測(cè) 得 所 用 的 重 物 的 質(zhì) 量 為 1.00 kg.實(shí) 驗(yàn) 中 得 到一 條 點(diǎn) 跡 清 晰 的 紙 帶 ， 把 第 一 個(gè) 點(diǎn) 記 作 O， 另 選 連 續(xù) 的 4個(gè) 點(diǎn)A、 B、 C、 D作 為 測(cè) 量 的 點(diǎn) 經(jīng) 測(cè) 量 知 道 A、 B、 C、 D各 點(diǎn) 到O 的 距 離 分 別 為 62.99 cm、 70.18 cm、 77.76 cm、 85.73 cm.根據(jù) 以 上 數(shù) 據(jù) ， 可 知 重 物 由 O點(diǎn) 運(yùn) 動(dòng) 到 C點(diǎn) ， 重 力 勢(shì) 能 的 減 少 量等 于 _J， 動(dòng) 能 的 增 加 量 等 于 _J(取 3位 有 效 數(shù) 字 ) 答 案 ： 7.62 7.56 1 在 “ 驗(yàn) 證 機(jī) 械 能 守 恒 定 律 ” 的 實(shí) 驗(yàn) 中 ， 下 列 物 理 量 中需 要 用 工 具 直 接 測(cè) 量 的 和 通 過 計(jì) 算 得 到 的 有 ( )A 重 錘 的 質(zhì) 量B 重 力 加 速 度C 重 錘 下 落 的 高 度D 與 重 錘 下 落 高 度 對(duì) 應(yīng) 的 重 錘 瞬 時(shí) 速 度 答 案 ： CD 2 如 圖 所 示 是 用 自 由 落 體 法 驗(yàn) 證 機(jī) 械 能 守 恒 定 律 時(shí) 得 到的 一 條 紙 帶 ， 我 們 選 中 N點(diǎn) 來 驗(yàn) 證 機(jī) 械 能 守 恒 定 律 下 面 舉出 一 些 計(jì) 算 打 N點(diǎn) 時(shí) 紙 帶 下 落 速 度 的 方 法 ， 其 中 正 確 的 是 (T是 打 點(diǎn) 周 期 )( ) 答 案 ： C 答 案 ： A 4 用 落 體 法 驗(yàn) 證 機(jī) 械 能 守 恒 定 律 中(1)從 下 列 器 材 中 選 出 實(shí) 驗(yàn) 所 必 需 的 ， 其 編 號(hào) 為 _A 打 點(diǎn) 計(jì) 時(shí) 器 (包 括 紙 帶 ) B 重 錘C 天 平 D 毫 米 刻 度 尺E 秒 表 F 運(yùn) 動(dòng) 小 車(2)打 點(diǎn) 計(jì) 時(shí) 器 的 安 裝 放 置 要 求 為 _ _；開 始 打 點(diǎn) 計(jì) 時(shí) 的 時(shí) 候 ， 應(yīng) 先 _， 然 后_ 答 案 ： (1)ABD(2)使 兩 個(gè) 限 位 孔 的 中 線 嚴(yán) 格 豎 直 先 接 通 電 源 釋 放 紙帶 (3)點(diǎn) 跡 清 晰 點(diǎn) 間 距 合 適(4)紙 帶 通 過 打 點(diǎn) 計(jì) 時(shí) 器 時(shí) 的 阻 力 和 重 錘 所 受 的 空 氣 阻 力 小 于 它 所 減 少 的 重 力 勢(shì) 能 應(yīng) 選 體 積 小 、 密 度 大 的 重 錘(5)一 條 過 原 點(diǎn) 的 傾 斜 直 線 重 力 加 速 度 5.某 個(gè) 小 組 的 三 位 同 學(xué) 按 照 正 確 的 操 作 選 得 紙 帶 如圖 其 中 O是 起 始 點(diǎn) ， A、 B、 C是 打 點(diǎn) 計(jì) 時(shí) 器 連 續(xù) 打 下 的 3個(gè)點(diǎn) 該 同 學(xué) 用 毫 米 刻 度 尺 測(cè) 量 O到 A、 B、 C各 點(diǎn) 的 距 離 ， 用重 錘 在 OB段 的 運(yùn) 動(dòng) 來 驗(yàn) 證 機(jī) 械 能 守 恒 ， 已 知 當(dāng) 地 的 重 力 加 速度 g 9.80 m/s2， 打 點(diǎn) 計(jì) 時(shí) 器 所 用 電 源 頻 率 為 f 50 H z， 設(shè) 重錘 質(zhì) 量 為 1.00 kg. (3)丙 同 學(xué) 用 AC段 的 平 均 速 度 作 為 跟 B點(diǎn) 對(duì) 應(yīng) 的 重 錘 的 瞬時(shí) 速 度 ， 若 hA 9.51 cm， hB 12.42 cm， hc 15.70 cm， 則丙 同 學(xué) 算 得 該 段 重 錘 重 力 勢(shì) 能 的 減 少 量 為 _J(計(jì) 算 結(jié)果 保 留 三 位 有 效 數(shù) 字 ， 下 同 ) ， 而 動(dòng) 能 的 增 加 量 為_J， 這 樣 得 到 的 結(jié) 果 是 重 力 勢(shì) 能 的 減 少 量 _動(dòng)能 的 增 加 量 (選 填 “ 大 于 ” 、 “ 小 于 ” 或 “ 等 于 ” )(4)若 你 是 指 導(dǎo) 老 師 ， 你 認(rèn) 為 三 個(gè) 同 學(xué) 的 數(shù) 據(jù) 處 理 方 法 中較 合 理 的 是 _ (選 填 “ 甲 ” 、 “ 乙 ” 或 “ 丙 ” ， 此 空為 不 定 項(xiàng) 選 擇 ) 解 析 ： 甲 同 學(xué) 用 vB ngT求 得 的 速 度 vB為 理 論 值 ， 但 由于 實(shí) 驗(yàn) 中 存 在 阻 力 ， 重 錘 實(shí) 際 下 落 的 高 度 比 理 論 上 在 nT時(shí) 間內(nèi) 下 落 的 小 ， 故 造 成 重 力 勢(shì) 能 的 減 少 小 于 動(dòng) 能 的 增 加 乙 同 學(xué) 用 機(jī) 械 能 守 恒 規(guī) 律 驗(yàn) 證 機(jī) 械 能 守 恒 ， 故 得 到 的 重力 勢(shì) 能 的 減 少 等 于 動(dòng) 能 的 增 加 答 案 ： (1)小 于 (2)等 于(3)1.22 1.20 大 于 (4)丙 6 在 “ 驗(yàn) 證 機(jī) 械 能 守 恒 定 律 ” 的 實(shí) 驗(yàn) 中 ， 打 點(diǎn) 計(jì) 時(shí) 器 所用 電 源 頻 率 為 50 H z， 當(dāng) 地 重 力 加 速 度 的 值 為 9.80 m/s2， 測(cè) 得所 用 重 物 的 質(zhì) 量 為 1.00 kg.若 按 實(shí) 驗(yàn) 要 求 正 確 地 選 出 紙 帶 進(jìn) 行 測(cè) 量 ， 量 得 連 續(xù) 三 點(diǎn)A、 B、 C到 第 一 個(gè) 點(diǎn) 的 距 離 如 圖 所 示 (相 鄰 計(jì) 數(shù) 點(diǎn) 時(shí) 間 間 隔 為0.02 s)， 那 么 (1)紙 帶 的 _端 與 重 物 相 連 (2)打 點(diǎn) 計(jì) 時(shí) 器 打 下 計(jì) 數(shù) 點(diǎn) B時(shí) ， 重 物 的 速 度 vB_.(3)在 從 起 點(diǎn) O到 打 下 計(jì) 數(shù) 點(diǎn) B的 過 程 中 重 力 勢(shì) 能 的 減 少量 是 Ep _， 此 過 程 中 重 物 動(dòng) 能 的 增 加 量 是 Ek_.(4)通 過 計(jì) 算 ， 數(shù) 值 上 Ep_Ek(選 填 “ ” 、“ ” 或 “ ” )， 這 是 因 為 _(5)實(shí) 驗(yàn) 的 結(jié) 論 是 _ 答 案 ： (1)左 (2)0.98 m/s (3)0.49 J 0.48 J(4) 實(shí) 驗(yàn) 中 存 在 著 阻 力 (5)在 誤 差 允 許 的 范 圍 內(nèi) ， 重物 的 機(jī) 械 能 守 恒 第 七 章 機(jī) 械 能 守 恒 定 律 人教版物理必修實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)精講典型實(shí)驗(yàn)探究隨堂實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練2部分資料從網(wǎng)絡(luò)收集整理而來，供大家參考，感謝您的關(guān)注！