2017-2018学年高中物理第七章机械能守恒定律9实验：验证机械能守恒定律教学案新人

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1、9实验：验证机械能守恒定律［学习目标］1.验证机械能守恒定律.2.熟悉瞬吋速度的测量方法.3.能正确进行实验操作，分析实验数据得出结论，能泄性地分析产生误差的原因.H自主预习梳理一、实验原理做自由落体运动的物体，在下落过程中，重力势能减少，动能增加，如果重力势能的减少量等于动能的增加量,就验证了机械能守恒定律.二、实验器材铁架台（带铁夹）、打点计时器、重物（带夹子）、竝、复写纸、导线、毫米刻度尺、低压交流电源（4〜6V）.三、实验步骤1.安装装置：按图1甲所示把打点计时器安装在铁架台上，用导线把打点计时器与电源连接好.图

2、12.打纸带：在纸带的一端把重物用夹子固定好，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.先接通电源后释放纸带，让重物拉着纸带自由下落.重复儿次，得到3〜5条打好点的纸带.3.选纸带：从打好点的纸带中挑选点迹清晰且开始的两点间距接近2mm的一条纸带，在起始点标上0,以后任取间隔相同吋间的点依次标上1、2、3….4.测距离：用刻度尺测出0到1、2、3…的距离，即为对应下落的高度力I、厶、h….四、数据处理1.计算各点对应的瞬时速度：根据公式；计算出1、2、3…刀点的瞬时速度旳、血、V^-Vn.

3、2.机械能守恒定律验证方法一：利用起始点和第刀点.如果在实验误差允许范围内纟罔於,则机械能守恒定律得到验证.方法二：任取两点人B.如果在实验误差允许范围内gAw=*【/「一*匕则机械能守恒定律得到验证.方法三：图象法(如图2所示).1若在实验误差允许范围内图线是一条过原点且斜率为呂的直线，则验证了机械能守恒定律.五、误差分析本实验的误差主要是由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.六、实验注意事项1.打点计时器安装要稳固，并使两限位孔的中线在同一竖直线上，以减小摩擦阻力

4、.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，可使空气阻力的影响相对减小.3.实验吋，应先接通电源，让打点计时器正常工作后再松开纸带让重物下落.4.本实验中的两种验证方法均不需要测重物的质量ni.5.速度不能用尸药或囱计算，应根据纸带上测得的数据，利用计算瞬时速度.0重点知识探究一、实验原理及基本操作【例1】在利用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中，电源的频率为50Hz,依次打出的点为0、1、2、3、4、…、/7,则:(1)如用第2点到第6点之间的纸带来验证，必须直接测量的物

5、理量为、、,必须计算出的物理量为、,验证的表达式为.(2)下列实验步骤操作合理的排列顺序是(填写步骤前面的字母).A.将打点计时器竖直安装在铁架台上.B.先接通电源，再松开纸带，让重物自由下落.C.取下纸带，更换新纸带（或将纸带翻个面）重新做实验.I）•将重物固定在纸带的一端，让纸带穿过打点计时器，用手提着纸带.E.选择一条纸带，用刻度尺测出物体下落的高度力I、b、力3、…、hn,计算出对应的瞬时速度芮、叫、片、•••、Vn.F.分别算出如於和飓九，在实验误差范围内看是否相等.答案（1）第2点到第6点之间的距离h找第1点

6、到第3点之间的距离/加第5点到第7点之间的距离氐第2点的瞬时速度卩2第6点的瞬时速度％1212nighi6=-niv6—-mv-i（2）ADBCEF解析（1）要验证从第2点到第6点Z间的纸带对应重物的运动过程屮机械能守恒，应测出第2点到第6点的距离力知要计算第2点和第6点的速度陀和吟必须测出第1点到第3点之间的距离加和第5点到第7点之间的距离尿，机械能守恒的表达式为谀6=初宀+〃肿.p-归纳总结）处理实验问题，要明确实验原理，根据原理设计实验步骤，有针对性的分析问题.针对训练（多选）用自由落体法验证机械能守恒定律，就是看

7、詁彳是否等于mgh^n为计数点的编号0、1、2-/7）.下列说法中正确的是（）A.打点计时器打第一个点0时，重物的速度为零B.力“是计数点n到起始点0的距离C.必须测量重物的质量D.用Vn=gtn计算％时，tn=（刀一1）几厂为打点周期）答案AB解析本实验的原理是利用重物的自由落体运动来验证机械能守恒定律•因此打点计时器打第一个点时，重物运动的速度应为零，A正确；几与％分别表示打第个点时重物下落的高度和对应的瞬时速度，B正确；本实验中，不需耍测量重物的质量，因为公式mgh=*的两边都有/〃，故只要gh=$成立，〃0?=扌

8、刃/就成立，机械能守恒定律也就被验证了，C错误;实验中应用公式％=如尹答案(DBC来计算％,D错误.二、数据处理及误差分析【例2］某实验小组“用落体法验证机械能守恒定律”，实验装置如图3甲所示.实验中测出重物自由下落的高度力及对应的瞬时速度V,计算出重物减少的重力势能/〃劝和增加的动能*〃/,然后进行比较，如杲两者相