2018-2019学年高中物理第四章机械能和能源5课时2实验：验证机械能守恒定律学案教

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1、课时2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.熟悉瞬时速度的测量方法.3.能正确进行实验操作,分析实验数据得出结论，能定性地分析产生误差的原因.明确原理提炼方法技能储备一、实验原理让物体自由下落，忽略阻力情况下物体的机械能守恒，有两种方案验证物体的机械能守恒：方案一：以物体自由下落的初始位置0为起始点，测出物体下落高度力时的速度大小％若*mv=【昭h成立，则可验证物体的机械能守恒.方案二：测出物体下落高度力过程的初、末时刻的速度旳、辺，旳、盹的计算方法与方案一的相同.若关系我―知代=mgh成立，则物

2、体的机械能守恒.二、实验器材铁架台（带铁夹）、电磁打点计时器、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.2.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，用手竖直捉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，让重物拉着纸带口由下落.重复几次，得到3〜5条打好点的纸带.3.选纸带：从打好点的纸带屮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

3、后任取间隔相同时间的点依次标上1、2、3…，如图乙所示.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:、厶、尿….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…n点的瞬时速度小也、ViVn.2.机械能守恒定律的验证方法一：利用起始点和笫〃点.如果在实验误差允许范围内如屛则机械能守恒定律得到验证.方法二：任取两点久B.如果在实验误差允许范围内则机械能守恒定律得到验证.方法三：图像法（如图2所示）.若在实验误差允许范围内图线是一条过原点且斜率为g的直线，则验证了机械能守恒定律.五、

4、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.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.实验时，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.本实验中的儿种验证方法均不需要测重物的质量///.5.速度不能用卩=刃或y=7丽计算，应根据纸带上测得的数据，利用尹计算瞬时速度.

5、学以致用实训演练题型演练一、实验原理及基本操作【例1】在验证机械能守恒定律的实验屮有位同学按以下步骤进行实验操作:A.用天平称出重锤和夹子的质量；B.固定好打点计时器，将连着重锤的纸带穿过限位孔，用手提住，且让手尽量靠近打点计时器；C.松开纸带，接通电源，开始打点.并如此重复多次，以得到多条打点纸带；0.取下纸带，挑选点迹清晰且开始的两点间距接近2mm的纸带，记下起始点0,在距离0点较近处选择几个连续的计数点(或计吋点)，并计算11!各点的速度值；E.测出各计数点到。点的距离，即得到重锤的下落高度；F.计算出〃够力“和,看

6、两者是否相等.在以上步骤中，不必要的步骤是.有错误或不妥的步骤是.(填写代表字母)更正情况是：①;②;③;④•答案ABCDF①B屮手应抓住纸带末端，让重锤尽量靠近打点计时器②C中应先接通电源，再松开纸带③D中应选取离0点较远的点④F屮应计算戒，和*计的值解析A步骤不必要，不称量重锤的质量也可验证机械能守恒定律；B步骤中应让重锤尽量靠近打点计时器，而不是手靠近；C步骤屮应先接通电源，后释放纸带；D步骤屮应选取离0点较远的点，这样测量时距离较远，测量的相对误差较小；F步骤中应计算呂力”和*/的值，若/〃没有测量，就不能计算出/

7、〃妙八*具体的值.【考点】验证机械能守恒定律的实验步骤【题点】验证机械能守恒定律的实验步骤=点拨提升)在验证机械能守恒定律的实验中，对步骤的要求主要注意以下几点：(1)安装打点计时器时要竖直且固定好，使其两限位孔的中线在同一竖直线上，以减小摩擦阻力.(2)重物应选用质量和密度较大、体积较小的物体，以减小空气阻力的影响.(3)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.针对训练(多选)用自市落体法验证机械能守恒定律，就是看詁是否等于mghAn为计数点A.打点计时器打第一个点0时，重物的速度应为零B.力“是计数

8、点n到起始点0的距离C.必须测量重物的质量D.用vn—gtn计算巧时，tn=(/7—1)T(T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；厶与％分别表示打第刀个点时重物下落的高度和对应的瞬时速度，B1E确；本