高中物理 4.5 验证机械能守恒定律学案 粤教版必修2

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1、4.5验证机械能守恒定律学案（粤教版必修2）1．实验目的：研究物体在运动过程中若只有重力和弹力做功，________和________相互转化，物体的________________．2．实验方案：方案一：利用铁架台、重锤、打点计时器等器材，研究重锤的自由落体运动．方案二：利用气垫导轨、光电门、钩码、滑块等器材，研究滑块的运动．3．实验原理及数据处理以方案一为例：(1)实验原理在只有________做功的自由落体运动中，物体的________和________互相转化，但总的机械能守恒．即动能的________等于重力势能的__________．①若以重物下落时的起点为基准，

2、物体下落高度h时的速度为v，在误差允许的范围内，如计算出mv2＝mgh，机械能守恒定律即被验证．②若以重物下落过程中的某一点A为基准，设重物的质量为m，测出物体对应于A点的速度vA，再测出物体由A点下落Δh后经过B点的速度vB，则在误差允许范围内，由计算得出mv－mv＝mgΔh，机械能守恒定律即被验证．③测定第n点的瞬时速度的方法是：测出第n点前后两段相邻相等时间间隔T内下落的距离sn、sn＋1，由公式vn＝求出．(2)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、v2、v3、….②要验证的是mv2＝________或mv－mv＝________，只需验

3、证v2＝gh或v－v＝gΔh，因此__________测量重物的质量m.验证：通过计算，看在误差允许的范围之内v与ghn是否相等或v－v与ghmn是否相等．【概念规律练】知识点实验器材的选择和实验的操作(以方案一为例)1．(双选)用自由落体法验证机械能守恒定律的实验中，下列物理量中需要测量的有()A．重物的质量B．重力的加速度C．重物下落的高度D．与重物下落高度对应的重物的瞬时速度2．在验证机械能守恒定律的实验中：(1)从下列器材中选出实验所必需的，其编号为______．A．打点计时器(包括纸带)B．重物C．天平D．毫米刻度尺E．秒表F．运动小车(2)打点计时器的安装放置要求

4、为__________；开始打点计时的时候，应先________，然后再________________________________．(3)选择下列正确的实验步骤，并按次序排列为________．A．用天平测出重锤的质量B．把打点计时器竖直地夹稳在铁架台上C．接通电源，松开纸带D．松开纸带，接通电源E．用停表记下重锤下落的时间F．取下纸带，重复上述实验3次G．将纸带固定在重锤上，让纸带穿过打点计时器并用手提住，使重锤靠近打点计时器H．选取理想纸带，对几个方便的点测量并计算，看mgh和mv2是否相等【方法技巧练】一、实验数据的处理方法3．在“验证机械能守恒定律”的实验中，根

5、据纸带算出各点的速度v，量出下落距离h，则以v2为纵轴，以h为横轴，画出的图线应是下图中的()4．在“验证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，查得当地的重力加速度g＝9.80m/s2，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1所示，图中O点是打点计时器打出的第一个点，A、B、C、D分别是每两个点取出的计数点．根据以上数据，可知重物由O点运动到B点时．图1(1)重力势能的减少量为多少？(2)动能的增加量是多少？(3)根据计算的数据可得出什么结论？产生误差的主要原因是什么？二、其他的方案设计5．某实验小组利用如图2所示

6、的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒．图2(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3所示(经放大后的)，游标卡尺测得遮光条的宽度d＝______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Δt＝1.2×10－2s，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)．图3(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

7、符号表示)，从而验证系统的机械能守恒．参考答案课前预习练1．动能势能机械能守恒3．(1)重力动能势能增加量减少量(2)②mghmgΔh不需要课堂探究练1．CD2．(1)A、B、D(2)底板要竖直给打点计时器通电释放重物(3)B、G、C、F、H解析(1)选出的器材有：打点计时器(包括纸带)，重物，毫米刻度尺，编号分别为：A、B、D.注意因mgh＝mv2，故m可约去，不需要用天平．(2)打点计时器安装时，底板要竖直，这样才能使重物在自由落下时，受到的阻力较小，开始记录时，应先给打点计时器通电，然后再释放重物