§7.8 機(jī)械能守恒定律(1)
根據(jù)做勻加速運(yùn)動(dòng)的物體在某一段時(shí)間t內(nèi)的平均速度等于該時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度可求出a點(diǎn)的瞬時(shí)速度va。圖2是豎直紙帶由下而上實(shí)際打點(diǎn)后的情況。從o點(diǎn)開始依次取點(diǎn)1,2,3,……圖中s1,s2,s3,……分別為0~2點(diǎn),1~3點(diǎn),2~4點(diǎn)…… 各段間的距離。
根據(jù)公式 ,t=2×0.02 s(紙帶上任意兩個(gè)相鄰的點(diǎn)間所表示的時(shí)間都是0.02s),可求出各段的平均速度。這些平均速度就等于是1,2,3,……各點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度v1,v2,v3,…….例如:量出0~2點(diǎn)間距離s1,則在這段時(shí)間里的平均速度 ,這就是點(diǎn)1處的瞬時(shí)速度v1。依次類推可求出點(diǎn)2,3,……處的瞬時(shí)速度v2,v3,……。
3、如何確定重物下落的高度?圖2中h1,h2,h3,……分別為紙帶從o點(diǎn)下落的高度。根據(jù)以上數(shù)值可以計(jì)算出任意點(diǎn)的重力勢能和動(dòng)能,從而驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。
學(xué)生活動(dòng):學(xué)生看書明確實(shí)驗(yàn)的各項(xiàng)任務(wù)及實(shí)驗(yàn)儀器。復(fù)習(xí)《用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測速度》的實(shí)驗(yàn),掌握用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測量勻變速直線運(yùn)動(dòng)速度的方法。
三、反饋矯正
1、在學(xué)生開始做實(shí)驗(yàn)之前,應(yīng)強(qiáng)調(diào)如下幾個(gè)問題:
(1)該實(shí)驗(yàn)中選取被打點(diǎn)紙帶應(yīng)注意兩點(diǎn):一是第一點(diǎn)o為計(jì)時(shí)起點(diǎn),o點(diǎn)的速度應(yīng)為零。怎樣判別呢?
(2)是否需要測量重物的質(zhì)量?
(3)在架設(shè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng)注意什么?為什么?
(4)實(shí)驗(yàn)時(shí),接通電源和釋放紙帶的順序怎樣?為什么?
(5)測量下落高度時(shí),某同學(xué)認(rèn)為都必須從起始點(diǎn)算起,不能弄錯(cuò)。他的看法正確嗎?為了減小測量 h值的相對(duì)誤差,選取的各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)要離起始點(diǎn)適當(dāng)遠(yuǎn)些好,還是近些好?
參考:
(1)因?yàn)榇螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02 s打點(diǎn)一次,在最初的0.02 s內(nèi)物體下落距離應(yīng)為0.002 m,所以應(yīng)從幾條紙帶中選擇第一、二兩點(diǎn)間距離接近兩年2 mm 的紙帶進(jìn)行測量;二是在紙帶上所選的點(diǎn)就是連續(xù)相鄰的點(diǎn),每相鄰兩點(diǎn)時(shí)間間隔 t =0.02 s.
(2)因?yàn)椴恍枰牢矬w在某點(diǎn)動(dòng)能和勢能的具體數(shù)值,所以不必測量物體的質(zhì)量 m,而只需驗(yàn)證 就行了。
(3)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器要豎直架穩(wěn),使其兩限位孔在同一豎直平面內(nèi),以盡量減少重物帶著紙帶下落時(shí)所受到的阻力作用。
(4)必須先接通電源,讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作后才能松開紙帶讓重物下落。
(5)這個(gè)同學(xué)的看法是正確的。為了減小測量 h值的相對(duì)誤差,選取的各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)要離起始點(diǎn)適當(dāng)遠(yuǎn)些好。
2、學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)。
四、鞏固遷移
(1)為進(jìn)行“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn),有下列器材可供選用:鐵架臺(tái),打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,復(fù)寫紙,紙帶,秒表,低壓直流電源,導(dǎo)線,電鍵,天平。其中不必要的器材有: ;缺少的器材是 。
(2)在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí),如果以v2/2為縱軸,以h為橫軸,根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出的圖線應(yīng)是 ,才能驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,其斜率等于 的數(shù)值。