第05节验证机械能守恒定律 (2)

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1、姓名：班级：评价：实验：验证机械能守恒定律学案[目标定位]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.实验方案一：用自由落体运动验证机械能守恒定律一、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.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、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.二、实验器材铁架台(带铁夹)、电火花计时器、重物(带夹子)、纸带、导线、毫米刻度尺、交流电源(220V).图1三、实验步骤1.安装置：按图1甲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.第7页共7页2.打纸带：在纸带的一端用夹子把重物固定好，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

3、源后放开纸带，让重物拉着纸带自由下落.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，动能增加量为mv，计算

4、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mghAB＝mghA－mghB，动能增加量为mv－mv，计算ghAB和v－v，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：图像法.图2计算各计数点v2的值，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v2－h图线(如图2).若在误差允许范围内图像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

5、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，安装打点计时器时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、实验注意事项第7页共7页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

6、＝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.方案二：利用气垫导轨(滑块在该导轨上运动时所受阻力可忽略)验证机械能守恒定律的实验装置图31、实验原理：给导轨充气，调节平衡螺母使滑块在导轨上做匀速直线运动2、实验步骤：①用毫米刻度尺测量挡光片的宽度d=m，用天平测量滑块的质量M=,钩码质量m=②给导轨充气，调节平衡螺母使滑块在导轨上做匀速直线运动；③通过细线将滑块和钩码连接，接通光电门、数字计时器，静止释放滑块，滑块和钩码一起加速运动；④用EXCEL记录两光电门的时间,编辑算法计算出系统减少的重力势能和增加的动能⑤得出实验结论

7、，并进行误差分析。3、实验要验证的物理量系统减少的重力势能：，系统增加的动能：.第7页共7页方案三：用摆球装置验证机械能守恒定律1.观看实验2.画出实验模型图：3.分析需要测量的量：减少的重力势能：；增加的动能：图4方案四：使用阿特伍德机验证机械能守恒定律1.器材:滑轮，秒表，钢卷尺，钩码若干，铁架台2.操作(1)安装实验装置,mA>mB用手拉住物体B，使其与地面接触。用钢卷尺测量出A物体底部到地面的距离h。(2)释放B物体,同时用秒表开始计时.A碰到地面，停止计时,记下系统运动的时间t.则A落地时速度：（3）实验要验证的表达式：图5例1　在验

8、证机械能守恒定律的实验中，质量为m＝1kg的重物拖着纸带下落，在此过程中，打点计时器在纸带上打出一系列的点，在纸带上选取五个连续的点A、B、C、D和E