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 教科版必修2

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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．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O为起始点，测出物体下落高度h时的速度大小v，若mv2＝mgh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h过程的初、末时刻的速度v1、v2，v1、v2的计算方法与方案一的相同．若关系式mv22－mv12＝mgh成立，则物体的

2、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)、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

3、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．如果在实验误差允许范围内ghn＝vn2，则机械能守恒定律得到验证．方法二：任取两点A、B.如果在实验误差允许范围内ghAB＝vB2－vA2，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

4、点且斜率为g的直线，则验证了机械能守恒定律．图2五、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．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．本实验中的几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

5、据纸带上测得的数据，利用vn＝计算瞬时速度.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中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；D．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O，在距离O点较近处选择几个连续的计数点(或计时点)，并计算出各点的速度值；E．测出各计数点到O点的距离，即得到重锤的下落高度；F．计算出mgh

6、n和mvn2，看两者是否相等．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_______________________________________________

7、_________________________；④________________________________________________________________________.答案　A　BCDF　①B中手应抓住纸带末端，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O点较远的点　④F中应计算ghn和vn2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步骤中应先接通电源，后释放纸带；D步骤中应选取离O点较远的点，

8、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ghn和vn2的值，若m没有测量，就不能计算出mghn、mvn2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：(