物理必修二学案（79实验：验证机械能守恒定律）

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1、7.9《实验：验证机械能守恒定律》导学案【学习目标】1．培养学生的观察和实践能力，培养学生实事求是的科学态度。2．通过验证机械能守恒定律进一步加深对机械能守恒条件的理解【重点难点】验证机械能守恒定律【学法指导】认真阅读教材，体会验证机械能守恒定律的物理思想和方法。【知识链接】1．什么是机械能？2．机械能守恒的条件是什么？利用打点计时器在纸带上记录下物体自由下落的高度h及计算出的瞬时速度v，若物体在自由下落过程中机械能守恒，则应满足的关系式是：_____________【学习过程】[来源:学科网]一

2、、实验原理只有重力做功的自由落体运动中，物体的重力势能和动能可以互相转化，但总的机械能守恒，利用打点计时器在纸带上记录下物体自由下落的高度h及计算出的瞬时速度v，从而验证物体在自由下落过程中，重力势能的减少量△Ep=mgh与物体动能的增加量△Ek=mv2/2相等。思考1：实验中为什么不必用天平测量重锤的质量？思考2：实验时不慎将一条选择好的纸带的前面一部分损坏了，能否用来验证机械能守恒定律？二、实验步骤1．把打点计时器按图安装在铁架台上，用导线将打点计时器与学生电源连接好．2．把纸带的一端用夹子固

3、定在重物上，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手竖直提起纸带，使重物停靠在打点计时器附近．[来源:Zxxk.Com]3．先接通电源，待计时器打点稳定后再松开纸带，让重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点．4．取下纸带，换上新的纸带重打几条（3-5条）．5．从打出的各纸带中挑出一条点迹清晰且第1，2两打点间距离接近2mm的纸带，在第一个打点上标出O，并从稍靠后的某一点开始，依次标出1,2,3,……并量出各点到位置O的距离h1,h2,h3,……并记人表格中，6．用公式vn=v中计算出各点对应的瞬

4、时速度v1,v2,v3,v4……，并记录在表格中．7．计算打各点时重力势能的减少量mgh和动能的增加量mv2/2并进行比较，看是否相等，将计算数值代人表格中．三、验证机械能守恒定律注意事项1．实验中打点计时器的安装，两纸带限位孔必须在同一竖直线上，以减小摩擦阻力。2．实验时，必须先接通电源，让打点计时器工作正常后再松开纸带让重锤下落．3．打点计时器必须接50Hz交流低压电源．4．手提纸带上端时，释放纸带时，保证重锤下落的初速度为零，并且纸带上打出的第一个点是清晰的一个小点．5．为减小测量h值的相对

5、误差，选取的各个记数点要离起始点远些．纸带也不宜过长，约40cm即可．6.选取的纸带最好使第1,2两点间的距离接近2mm并且点迹清晰．因为打点计时器每隔0.02s打一次点，自由落体运动在最初0.02s内下落的距离2mm。所以，纸带第1,2两点间的距离接近2mm,意味着纸带是在打第1个点的瞬间开始下落．四、数据处理及误差分析1.由于测量长度带来的误差属于偶然误差，减小办法：一是测距离时都应从刻度清晰的某点量起；二是多测几次取平均值；三是用图象法处理数据。2.本实验实验关于速度的求解，只能从纸带上直接

6、求出物体实际下落的速度，而不能用理论值计算；高度h只能用刻度尺直接测量。3.实际上重锤和纸带在下落过程中要克服阻力（主要是打点计时器的阻力）做功，故动能的增加量△Ek必定稍小于势能的减少量△EP，这是属于系统误差。【训练测试】1．在“验证机械能守恒定律”的实验中，下列物理量中要用工具测量和通过计算得到的有(　　)A．重锤的质量B．重力加速度C．重锤下落的高度D．与重锤下落高度对应的重锤瞬时速度2．在“验证机械能守恒定律”的实验中(1)实验的研究对象是________．(2)供选择的重物有以下四个应

7、选择(　　)A．质量为100g的钩码B．质量为10g的砝码C．质量为200g的木球D．质量为10g的塑料球(3)给打点计时器提供的电源如下，应选择(　　)A．4节干电池B．3节蓄电池C．学生电源4V～6V，交流输出D．学生电源4V～6V，直流输出3．在利用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中：(1)打点计时器所接交流电的频率为50Hz，甲、乙两条实验纸带如图所示，应选________纸带好．(2)若通过测量纸带上某两点间距离来计算某时刻的瞬时速度，进而验证机械能守恒定律．现已测得2、4两点间距离

8、为s1,0、3两点间距离为s2，打点周期为T，为了验证0、3两点间机械能守恒，则s1、s2和T应满足的关系为________．[来源:学#科#网Z#X#X#K]4．在当地重力加速度为9.8m/s2的实验室内进行验证机械能守恒定律的实验中，所用电源的频率为50Hz.一同学选择了一条理想纸带，用刻度尺测量时各计时点位置对应刻度尺上的读数如图所示．图中O是自由落体的初始第一点，A、B、C、D是纸带上连续的几个点，图中数值的单位为厘米．根据实验并结合纸带回答下列问题：实验时要从几条纸带中挑