1、 验证机械能守恒定律活动一、实验原理和操作问题:教材中验证机械能守恒定律是如何验证的?【合作探究1】 用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律,实验所用的电源为学生电源,输出电压为6V的交流电和直流电两种重锤从高处由静止开始落下,重锤上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点,对纸带上的点的痕迹进行测量,即可验证机械能守恒定律(1)下面列举出了该实验的几个操作步骤:A、按照图示的装置安装器件B、将打点计时器接到电源的直流输出端上C、用天平测量出重锤的质量D、释放悬挂纸带的夹子,同时接通电源开关打出一条纸带E、测量打出的纸带上某些点之间的距离F、根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于
2、增加的动能指出其中操作不恰当的步骤,并简述其理由。_。(2)利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值,如图所示,选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E,测出A点距起点O的距离为x0,点A、C间距离为x1,点C、E间的距离为x2,使用的交流电的频率为f,利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度,则加速度的表达式为a_。(3)在验证机械能守恒定律的实验中发现,重锤减小的重力势能总是略大于重锤增加的动能,其原因主要是因为在重锤带着纸带下落的过程中存在着阻力作用。知当地重力加速度的值为g,用第(1)问给出的已知量表示重锤在下落过程中受到的平均阻力大小为F_。二、数据的处理和误差分析【合作探究
3、2】在“验证机械能守恒定律”的实验中,所用电源的频率为50Hz,某同学选择了一条理想的纸带,用刻度尺测量时各计数点对应刻度尺上的读数如图554所示(图中O点是打点计时器打出的第一个点,A、B、C、D、E分别是每打两个点取的计数点,单位:mm)。据纸带计算(g=9.8m/m2): (1)若重物质量为m,则重物从开始下落到打B点时,减少的重力势能 (2)重物下落到B点时增加的动能 (3)从(1)(2)数据可得出什么结论?产生误差的主要原因是什么? 三、实验方法的变化问题:在“验证机械能守恒定律”的实验中,应注意些什么?【合作探究3】某实验小组利用如下图甲所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒。(1)实验前需要调整气垫导轨底座使之水平,利用现有器材如何判断导轨是否水平?_。(2)如图乙所示(经放大后的),游标卡尺测得遮光条的宽度d_0.52_cm;实验时将滑块从图示位置由静止释放,由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间t1.2102 s,则滑块经过光电门时的瞬时速度为_m/s。在本次实验中还需要测量的物理量有:钩码的质量m、_和_(文字说明并用相应的字母表示)。(3)本实验通过比较_和_在实验误差允许的范围内是否相等(用测量的物理量符号表示),从而验证系统的机械能守恒。