(课堂设计)2014-2015高中物理 4.5.2 实验：验证机械能守恒定律学案 教科版必修2

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1、第2课时　实验：验证机械能守恒定律[导学目标]1.要明确选取纸带及测量瞬时速度的简单而准确的方法.2.通过亲自操作和实际观测掌握实验的方法与技巧.3.通过对纸带的处理过程，体会处理问题的方法，领悟如何间接测一些不能直接测量的物理量的方法．1．机械能守恒定律的条件是什么？________________________________________________________________________2．回顾以前学过的运动，哪种运动形式符合验证机械能守恒定律的条件？__________________________________

2、______________________________________3．如何利用纸带求解瞬时速度？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________一、实验原

3、理及实验过程1．实验目的验证机械能守恒定律．2．实验原理做自由落体运动的物体下落的高度为h时速度为v，则物体的重力势能减少量为mgh，动能增加量为mv2，如果mgh＝mv2，即gh＝v2，就验证了机械能守恒定律．3．实验器材铁架台(带铁夹)、电磁打点计时器、重锤(带纸带夹子)、纸带、复写纸、导线、毫米刻度尺、低压交流电源(4～6V)．4．实验步骤(1)安装：将打点计时器固定在铁架台上；用导线将打点计时器与低压交流电源相连接．(2)接电源，打纸带：把纸带的一端在重物上用夹子固定好，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手提着纸带使重物停靠在打点计时器

4、附近，接通电源，待打点稳定后松开纸带，让重物自由下落．重复几次，打下3～5条纸带．(3)选纸带：选取点迹较为清晰的．挑选纸带上第一个点及距离第一个点较远的点，并依次标上0,1,2,3….(4)数据测量：测出0到点1、点2、点3…的距离，即为对应的下落高度h1、h2、h3….[问题延伸]在本实验操作的具体过程中会遇到哪些问题？通过该问题的设置，学生对实验中可能遇到的问题进行预测，并提出相应的解决方法．(1)重物下落的过程中除受重力外，还受到哪些阻力？怎样减小这些阻力对实验的影响？(2)重物下落时最好选择哪两个位置作为过程的开始和结束的位置？(3

5、)本实验中用的重锤，质量大一些好还是小一些好？为什么？(4)质量是否为本实验必须测量的量？　　　　　　例1　用自由落体验证机械能守恒定律，就是看mv是否等于mghn(n为计时点的编号0、1、2…n…)．下列说法中正确的是(　　)A．打点计时器打第一个点0时，物体的速度为零B．hn是计时点n到起始点0的距离C．必须要测量重物的质量D．用vn＝gtn计算vn时，tn＝(n－1)T(T为打点周期)例2　某同学为验证机械能守恒定律编排了如下实验步骤：A．用天平称出重物的质量B．把纸带固定到重物上，并把纸带穿过打点计时器，提升到一定高度C．拆掉导线，整

6、理仪器D．断开电源，调整纸带，重做两次E．用秒表测出重物下落的时间F．用毫米刻度尺测出计数点与起点的距离，记录数据，并计算出结果，得出结论G．把打点计时器接到低压交流电源上H．接通电源，释放纸带I．把打点计时器接到低压直流电源上J．把打点计时器固定到桌边的铁架台上上述实验步骤中错误的是____________，可有可无的是____________，其余正确且必要的步骤按实验操作顺序排列是____________．(均只需填步骤的代号)二、数据处理、误差分析和注意的问题1．数据处理(1)利用公式vn＝，计算出点1、点2、点3…的瞬时速度v1、v

7、2、v3….(2)要验证的是mv2＝mgh或mv－mv＝mgΔh，只需验证v2＝gh或v－v＝gΔh，因此不需要测量重物的质量m.验证：通过计算，在误差允许的范围之内验证v与ghn是否相等或v－v与ghmn是否相等．2．误差分析(1)本实验的误差主要是由于纸带测量产生的偶然误差以及重物和纸带运动中的空气阻力及打点计时器的摩擦阻力引起的系统误差．(2)测量时采取多次测量求平均值来减小偶然误差，安装打点计时器使两限位孔中线竖直，并且选择质量适当大些，体积尽量小些的重物来减小系统误差．3．实验注意事项(1)打点计时器安装要稳固，并使两限位孔在同一竖

8、直线上，以减小摩擦阻力．(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)实验时，应先接通电源，让打点