浙江2018届高中物理第七章机械能守恒定律第10节实验：验证机械能守恒定律学案

《浙江2018届高中物理第七章机械能守恒定律第10节实验：验证机械能守恒定律学案》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第10节　实验：验证机械能守恒定律[学考报告]知识内容验证机械能守恒定律考试要求学考选考√√基本要求1.理解验证机械能守恒定律的思路，明确需要的器材及测量的物理量2.能控制实验条件，正确地进行实验操作3.会根据纸带测定下落的距离，掌握测量瞬时速度的方法4.能根据实验数据得出实验结论发展要求1.会推导匀变速直线运动中“中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度”2.能对实验误差的产生原因作定性分析，并采取措施减小误差说明不要求定量分析实验误差一、实验原理1.在只有重力做功的自由落体运动中，物体的重力

2、势能减小，动能增加，如果重力势能的减小量等于动能的增加量，就验证了机械能守恒定律。2.两种验证方案(1)若以重物下落的起始点O为基准，设重物的质量为m，测出重物自起始点O下落距离h时的速度v，则在误差允许范围内，由计算得出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，测出重物对应于A点的速度vA，再测出重物由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)确定某点瞬时速度的方法

3、：如图1甲所示，测出第n个点相邻前、后两段相等时间T内下落的距离xn和xn＋1，由公式vn＝算出，或如图乙所示，由vn＝算出。14图1二、实验器材铁架台(带纸夹)、电磁打点计时器、重物(带夹子)、纸带、复写纸、导线、毫米刻度尺、低压交流电源(4～6V)。三、实验步骤1.安装置：按图2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22.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。先接通电源后放手，让重物拉着纸

4、带自由下落。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，以后任取间隔相同时间的点依次标上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h1、h2、h3……。四、数据处理1.计算各点对应的瞬时速度：根据公式vn＝，计算出1、2、3、…、n点的瞬时速度v1、v2、v3、…、vn。2.机械能守恒定律的验证：方法一：利用起始点和第n点。从起始点到第n个计数点，重力势能减少量为mghn

5、，动能增加量为mv，计算ghn和v，如果在实验误差允许范围内ghn＝v，则机械能守恒定律得到验证。方法二：任取两点A、B。从A点到B点，重力势能减少量为mghB－mghA，动能增加量为mv－mv，计算ghAB和v－14v，如果在实验误差允许范围内ghAB＝v－v，则机械能守恒定律得到验证。方法三：图象法(如图3所示)。图3计算各计数点v2，以v2为纵轴，以各计数点到第一个点的距离h为横轴，根据实验数据绘出v2h图线。若在误差允许范围内图象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、误

6、差分析1.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。2.测量时采取多次测量求平均值的方法来减小偶然误差，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。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，可使空气阻力相对减小。3.实验时，应先接通电源，让打点计时器正

7、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m。5.速度不能用v＝gt或v＝计算，应根据纸带上测得的数据，利用vn＝计算瞬时速度。[典例精析]一、实验原理和实验步骤【例1】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14C.拆掉导线，整理仪器D.断开电源，换上新纸带，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

8、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)解析　对于物理实验，掌握实验原理和操作方法是最基本的要求。只有掌握了实验原理，才能判断出实验步骤中哪些是错误的，哪些是必要的；只有亲自动手进行认真的操作，才能正确地对实验步骤按序排列。上述实验步骤中错误的是E和I，因