验证动能定理的高中物理实验Word格式文档下载.docx
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ep;
三、实验仪器:
打点计时器、纸带、刻度尺、铁架台(带铁夹)、重物、学生电源;
四、主要步骤:
1、把打点计时器安装在铁架台上,用导线把打点记时器与交流电源连好;
2、用手握着纸带上端并让纸带保持竖直,让重物静止地靠近打点计时器;
3、接通电源,松开纸带,让重物自由落下,纸带上打下一系列小点,断开电源;
4、处理数据得出结论
五、注意事项:
1.打点计时器安装时,必须使纸带两限位孔在同一竖直线上,以减小摩擦阻力;
2.选用质量、密度大的重物,减小空气阻力的影响;
3.尽量挑选第一、二两点间距接近2mm、点迹清晰呈一条直线的纸带;
4.位移测量时尽量选择长一些,减小测量误差;
例题:
1、在一次实验探究课上,某同学利用自由落体来探究机械能守恒定律,该同学开始实验时的情形如图所示,他将电磁打点计时器接通低压电源后释放纸带.
(1)请指出该同学在实验操作中存在的两处明显错误或不当的地方
①;
②;
(2)该同学在教师的引导下规范了实验操作,重新进行实验,得到了几条(3-5
条)打出一系列点的纸带,在选点验证机械能守恒时,有以下几种方案,其中对选取纸带的1、2两点间距离要求小于或接近2mm的是方案,(填“一”或“二”)
方案一:
利用起始点和第n点计算;
方案二,任取两点计算.
(3)该同学最终选择了方案一,结合图象法进行数据分析,他从纸带上选取多个点.测量从第一点到其余各点的下落高度h,并计算各点速度的平方v,根据实验数据作出
2
v?
h图象,其中图象的斜率表示.
2、某实验小组利用如图1所示的实验装置来验证机械能守恒定律.已知重锤质量m=1.00kg,当地的重力加速度g=9.80m/s2.
(1)实验小组选出一条纸带如图2所示,其中o点为打点计时器打下的第一个点,A、b、c为三个计数点,在计数点A和b、b和c之间还各有一个点,测得h1=12.01cm,h2=19.15cm,h3=27.86cm,打点计时器通以50hz的交流电.根据以上数据算出:
当打点计时器打到b点时重锤的重力势能比开始下落时减少了J;
此时重锤的动能比开始下落时增加了J,根据计算结果可以知道该实验小组在做实验时出现的问题可能是.(计算结果保留三位有效数字)
(2)在图2所示的纸带基础上,某同学又选取了多个计数点,并测出了各计数点到第一个点o的距离h,算出了各计数点对应的速度v,以h为横轴,以v为纵轴画出的图线应是图中的______
,图线的斜率表示
______.
3、
(1)为进行“验证机械能守恒定律”的实验,有下列器材可供选用:
铁架台,打点计时器,复写纸,纸带,秒表,低压直流电源,导线,电键,天平。
其中不必要的器材有:
;
缺少的器材是。
(2)在验证机械能守恒定律时,如果以v/2为纵轴,以h为横轴,根据实验数据绘出的图线应是,才能验证机械能守恒定律,其斜率等于的数值。
(3)在做“验证机械能守恒定律”的实验时,用打点计时器打出纸带如图3所示,其中A点为打下的第一个点,0、1、2?
为连续的计数点。
现测得两相邻计数点之间的距离分别为s1、s2、s3、s4、s5、s6,已知相邻计数点间的打点时间间隔均为T。
根据纸带测量出的距离及打点的时间间隔,可以求出此实验过程中重锤下落运动的加速度大小表达式为。
在打第5号计数点时,纸带运动的瞬时速度大小的表达式为。
要验证机械能守恒定律,为减小实验误差,应选择打下第号和第号计数点之间的过程为研究对象。
(4)某次“验证机械能守恒定律”的实验中,用6V、50hz的打点计时器打出的一条无漏点的纸带,如图4所示,o点为重锤下落的起点,选取的计数点为A、b、c、D,各计数点到o点的长度已在图上标出,单位为毫米,重力加速度取9.8m/s,若重锤质量为1kg。
①打点计时器打出b点时,重锤下落的速度vb=m/s,重锤的动能ekb=J。
②从开始下落算起,打点计时器打b点时,重锤的重力势能减小量为J。
③根据纸带提供的数据,在误差允许的范围内,重锤从静止开始到打出b点的过程中,得到的结论是。
知识点二、动能定理一、恒力做功1.实验装置:
2.实验原理:
mgh?
w合?
3.实验步骤:
(1)把打点计时器安装在长木板上,不挂重物时,平衡摩擦力;
使小车匀速下滑,打出一条均匀的纸带;
(2)挂上重物,绕过定滑轮使细绳平行与长木板,让小车靠近打点计时器;
(3)接通电源,放开纸带;
小车带动下打出一条清晰的纸带;
重复2~3次;
(4)测出m、m、vt、v0、h;
(5)处理数据,得出结论;
4.注意事项:
(1)平衡摩擦力时,要轻推小车使其打出一条均匀的纸带;
改变小车质量m,不需要重新平衡;
(2)要使重物的重力mg近似等于细绳对小车的拉力F,必须满足m
(1)系统误差:
F
(2)偶然误差:
测量过程中读数的误差;
6.实验结论:
在误差允许范围内,合外力对物体所做的功等于物体动能的改变。
二、変力做功1.实验装置:
112
mv2?
mv0,通过天平测出m、m,以及纸带测出h、vt、v0。
t22
探究功与物体动能变化的关系;
为简化实验可以将小车初速度设置为零;
通过增加橡皮筋的条数来使橡皮筋对小车做的功成倍增加,通过打点计时器测量小车末速度。
(1)按图所示安装好一起,平衡摩擦力;
(2)用一条橡皮筋做实验,用打点计时器测出小车的末速度v1,记录此时橡皮筋做功为w1;
(3)用两条橡皮筋做实验,用打点计时器测出小车的末速度v2,记录此时橡皮筋做功为w2;
(4)用三、四条。
。
(1)平衡摩擦力,使整个过程只有橡皮筋的力做功;
(2)橡皮筋应选取的规格要一致;
(3)测小车末速度时,要找纸带上均匀的部分来求;
5.实验分析:
(1)小车末速度求法:
小车最后做匀速直线运动,用打出的均匀纸带求出末速度,v?
(2)根据数据在坐标纸上做出w—v的图像;
(3)误差分析:
①橡皮筋的粗细不一致,导致做的功与条数不成正比;
②平衡摩擦力倾角过大或过小;
③纸带上没有小车匀速运动的时刻;
在误差允许范围内,功w与V的平方成正比;
1、某探究学习小组的同学欲验证“动能定理”,他们在实验室组装了一套如图所示的装置,另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、纸带、小木块、细沙.当滑块连接上纸带,用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时,释放小桶,滑块处于静止状态.若你是小组中的一位成员,要完成该项实验,则:
(1)你认为还需要的实验器材有.
(2)实验时为了保证滑块受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等,沙和沙桶的总质量应满足的实验条件是,实验时首先要做的步骤是.
(3)在
(2)的基础上,某同学用天平称量滑块的质量m.往沙桶中装入适量的细沙,用天平称出此时沙和沙桶的总质量m.让沙桶带动滑块加速运动,用打点计时器记录其运动情况,在打点计时器打出的纸带上取两点,测出这两点的间距L和这两点的速度大小v1与v2(v12、探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系,实验装置如图所示,实验主要过程如下:
(1)设法让橡皮筋对小车做的功分别为w、2w、3w、?
(2)分析打点计时器打出的纸带,求出小车的速度、、、?
(3)作出草图;
(4)分析图像。
如果图像是一条直线,表明w∝;
如果不是直线,可考虑是否存在w?
v、w?
以下关于该试验的说法中有一项不正确,它是。
A.本实验设法让橡皮筋对小车做的功分别为w、2w、3w、?
所采用的方法是选用同样的橡皮筋,并在每次实验中使橡皮筋拉伸的长度保持一致。
当用1条橡皮筋进行实验时,橡皮筋对小车做的功为w,用2条、3条、?
橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、?
实验时,橡皮筋对小车做的功分别是2w、3w、。
s;
t
v等关系。
篇二:
试验验证动能定理
实验:
利用自由落体运动验证动能定理
(请注意本次实验内容与“验证机械能守恒定律”实验的实验原理、器材、理
论分析都是相同的,所以同学们慎重保管好此资料)
一.实验目的
验证物体运动过程中,合外力做功等于物体动能的改变。
二.实验原理
1.在只有重力做功的自由落体运动中。
若物体某时刻瞬时速度为v,下落高度为h,则重力做功为__________,动能的增加量为__________,看它们在实验误差允许的范围内是否相等,若相等则验证了动能定理.
2.速度的测量:
做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度等于相邻两点间的平均速度。
如下................图所示,计算打第n个点瞬时速度的方法是:
测出第n个点的相邻前后两段相等时间T内下落的距离xn和xn+1,则vn=__________。
若给出的数据是hn和hn+1,则vn=__________
【特别提醒】:
①公式中T指的是相邻计数点之间的时间间隔,任何题目肯定有明示或暗示的字词,对T的取值有说明:
若直接以纸带上连续的点作为计数点,则T=________s;
........
若以纸带上每5个点为一个计数点,(即在纸带上A、b之间还有4个点未标出),则T=_________s
②纸带上的数据是用刻度尺测出的物理量,单位通常是cm或mm,代入公式运算时,要注意把其化成m。
③注意看清问题的结果是保留“几位效数字”还是“小数点后几位”...........
3.实验器材
铁架台(含铁夹),________,学生电源,纸带,复写纸,导线,_________,重物(带纸带夹).
若使用电磁式打点计时器,其工作电压为_______V,打点周期为_______s;
若使用电火花打点计时器,其工作电压为_______V,打点周期为_______s;
4.注意事项
①.打点计时器要稳定地固定在铁架台上,打点计时器平面与纸带限位孔调整在___________,以减小摩擦阻力.
1
②.应选用质量和密度较大的重物,增大重力可使阻力的影响相对减小,增大密度可以减小体积,可使空气阻力减小.
③.实验中,需保持提纸带的手不动,且保证纸带竖直,先___________,打点计时器工作稳定后,再_____________.
④.测下落高度时,要从第一个打点测起,并且各点对应的下落高度要一次测量完.
⑤.如果不测出物体质量时,只需验证_____=ghn也可以动能定理.其中g的大小与地理位置有关,实验前必须要查阅重力加速度表,找出当地重力加速度的具体数值。
⑥.速度不能用vn=gtn或vn?
2ghn计算。
因为在匀加速直线运动中,牛顿运动定律与
动能定理逻辑上是统一的,一旦使用牛顿运动定律公式计算,其实已经无形中认定了动能定理的正确性,再实验验证动能定理是否正确已经没有实验意义。
三.实验步骤1.仪器安装
按图5-6-2所示将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上,接好电路.2.打纸带。
将纸带的一端用夹子固定在重物上,另一端穿过打点计时器的限位孔用手提着纸带使重物静止在______________的地方.先_________,后_________,让重物带着纸带自由下落.更换纸带重复做3~5次实验.3.选纸带。
本实验中,要尽量减小纸带摩擦力与空气阻力带来的影响。
从上述的3~5条纸带中,应选点迹清晰,打点成一条直线,且1、2两点间距离小于或接近2mm的纸
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- 验证 动能 定理 高中物理 实验