56实验6验证机械能守恒定律(学案)

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1、5.6实验6:验证机械能守恒定俥课前自主预习学案预4目标1.掌握实验数据处理的方法及误差来源的分析.2.在新情景下能够没计实验来验证机械能守怛定律预习内容一、实验目的验证机械能守恒定律。二、实验原理在只冇重力做功的ft由落体运动屮，物体的重力势能和动能互相转化，总的机械能守恒。若物体从静止开始下落，下落度为A吋的速度为「，髄呵h=^。故只需借助打点计吋器，通过纸带测出重物某吋刻的下落商度A和该吋刻的瞬吋速度「，即可验证机械能守恒定律。测定第/?点的瞬吋速度的A法是：测出第点相邻的前、后W段相等吋间间隔内下落的高度xh和（

2、或用然后由公式广若将滑块点山静止释放，则在泔块从1运动至"的过程中，滑块、遮光片与砝码组成的系统爾力势能的减小S可表示为,动能的增加量可表示为。若在运动过程中机械能守恒，+与S的关系式为。或由可得6（如H所示）。，參•罄••人'+1hn.l三、实验器材铁架台（带铁夹）、电磁打点计吋器与低压交流电源（或电火花打点计时器）、重物（带纸带夹子）、纸带数条、复写纸JV、导线、毫米刻度尺。四、实验步骤1.安装器材：如阁所示，将打点计时器阆定在铁架台上，用异线将打点计时器与低压电源ffl连，此时电源开关应为断开状态。2.打纸讲：把纸

3、带的一端用夹子固定在®物上，另一端穿过打点计时器的限位孔，川手竖直提起纸带，使電物停靠在打点计时器下方附近，先接通电源，待计吋器打点稳定后再松幵纸带，让靈物白由下落，打点计吋器就在纸带上打出一系列的点，取下纸带，换上新的纸带重打儿条（3〜5条）纸带。3.选纸带：分两种怙况说明⑴若选第1点0到下落到莱一点的过程，即川〃来验iJF，应选点迹淸晰，且1、2两点间距离小于或接近2醐的纸带，若1、2两点间的距离人于2mm，这足由于打点计时器打第1个点吋重物的初速度不为零造成的（如先释放纸带后接通电源等错误操作会造成此种结果）。这样

4、第1个点就不是运动的起始点了，这样的纸带不能选。（2）川—^^=哪△力验证时，由丁•重力势能的相对性，处理纸带时选择适当的点为基准点，这样纸带上打出的第1、2两点间的距离是否为2mm就无关紧耍了，所以只耍后而的点迹清晰就可以选用。五、数据处理方法一：利用起始点和第/;点计算代入，如果在实验误差允许的条件下，等，则验证了机械能守恒定徘。方法二:任取两点计算（1）任取W点A/?，测出宥L⑵算的值。（3）在变验误差允许的条件K，游mghuF^myn,则验证了机械能恒定伸:。方法三：阁象法从纸带上选取多个点，测量从第一点到M•余

5、各点的下落商度力，并计算各点速度的平方A然后以为纵轴，以力为横轴，根据实验数裾作出

6、v1多次改变光电门的位置，每次均令滑块自同一点U点）下滑，测量相应的s与t值。如果如下表所示:-/z图线。若在误差允许的范fflrt图线是一条过原点且斜率为#的S线，则验证了机械能守W定六、误差分析1.本实验屮闪甫物和纸带在下落过程屮要克服各种阻力（如空气阻力、打点计时器阻力）做功，故动能的增加量△五稍小于®:力势能的减少量AAl,即这屈于系统误差。改进的办法是调整器材的安装，尽4能地减小附力。2.本实验的另一个误差來源于K度的测景，属偶

7、然误差。减小误差的办法是测下落距离时都从0点罱起，一次将各打点对应的下落髙度测量完，或者多次测量取平均值來减小误差。七、注意事项1.安装打点计时器时，必须使两纸带限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦肌力。2.实验吋必须保持提起的纸带竖S,手不动，待接通电源，让打点计吋器工作稳定后W松开纸带。3.选取的初、末位置附近的上、下点迹应清晰，其间的K:度不宜太短，也不宜太K:，冇效K:度可在60〜80cm。4.为了增加实验的可靠性，可重复实验，还叮以在一次下落中测量多个位背的速度，比较重物在这些位置上的动能与势能之和。八、实验改进1

8、.物体的速度可以川光电计时器测量，以减小由于测贵和计算带来的误差。2.整个实验装置讨以放在真空的环境屮操作，如川屮顿管和频闪照相进行验证，以消除山于空气阻力作川而带米的误差。3.可以利用气热导轨来设计该实验，以减小由丁•摩擦带来的误差。课内介作探究学案-、对实验原理及误差分析的考査探究1、如图为验证机械能守W定律的实验装置示意图。现有的器材为：带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的®锤、天平。回答下列m题：a）为完成此实验，除了所给的器材，还需要的器材有。（填入正确选项前的字母）八.米尺B.秒表C.0〜12V的直

9、流电源D.0〜12V的交流屯源（2）实验屮误差产虫的原因冇。（写出M个原因）思路点拨：弄淸实验原理、具体操作步骤、实验误差來源。二、实验数据的处理&主探究2、验证机械能守怛定律的实验装置如图1所示：水平枭面上固定-•倾斜的气垫导轨，导轨上A点处宥一带长方形遮光片的滑块，K总质莆为M，左端山跨过轻质光沿定沿轮的细绳与一