高中物理 第七章 机械能守恒定律 7.9 实验：验证机械能守恒定律领学案新人教版必修2.doc

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1、7.9实验：验证机械能守恒定律学习目标1.利用打点计时器掌握物体计算物体运动的速度。2.学会掌握验证机械能守恒的实验原理、器材、步骤和注意事项。3.会分析实验误差的来源．学习疑问学习建议认真阅读教材，回答下列问题:【实验目的】学会用打点计时器验证机械能守恒定律的方法和技能研究物体自由下落过程中____________的变化，从而验证________________定律．【实验器材】实验所需要的器材有：铁架台、铁夹、打点计时器、夹子、复写纸、刻度尺、__________、________、______、______等．低压交流

2、电源重物纸带导线【实验原理】只有________做功的自由落体运动中，物体的________和________互相转化，但总的机械能守恒．即动能的________等于重力势能的____________．(1)若以重物下落时的起点为基准，物体下落高度h时的速度为v，在误差允许的范围内，如计算出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，测出物体对应于A点的速度vA，再测出物体由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

3、能守恒定律即被验证．(3)测定第n点的瞬时速度的方法是：测出第n点前后两段相邻相等时间间隔T内下落的距离sn、sn＋1，由公式vn＝求出．【数据处理】(1)利用公式vn＝，计算出点1、点2、点3、…的瞬时速度v1、v2、v3、….(2)要验证的是mv2＝__________或mv－mv＝________，只需验证v2＝gh或v－v＝gΔh，因此__________测量重物的质量m.验证：通过计算，看在误差允许的范围之内v与ghn是否相等或v－v与ghmn是否相等．【实验步骤】1．如图所示，先将打点计时器竖直的固定在铁架台上，

4、将纸带固定在重物上，让纸带穿过打点计时器。2．用手握着纸带，让重物静止地靠近打点计时器，然后接通电源，松开纸带，让重物自由落下，纸带上打下一系列点。换上新纸带，重复实验几次。3．从几条纸带中挑选点迹清晰的纸带。4．在选出的纸带上，记下第一个点的位置O，并在纸带上从任意点开始依次选取几个点1、2、3、4…，并量出各点到O点的距离h1、h2、h3…，计算相应的重力势能减少量mghn。5．测出一系列计数点到第一个点的距离d1、d2…，根据公式vn=，计算物体在打下点1、2、…时的瞬时速度v1、v2、….计算相应的动能mvn2。6．

5、比较mvn2与mghn是否相等。实验结论:【注意事项】1．选用质量和密度较大的重物，减小空气对它的阻力。2．竖直安装铁架台，特别是打点计时器上的限位孔更应该在同一竖直线上，从而减小纸带下落时受到的阻力。打点计时器必须接50Hz交流电源．3．测量下落高度时，须从打出的第1个点计算。4．实验时，应先接通电源使打点计时器开始工作，然后再放开纸带使重物下落。5.选取的纸带最好使第1、2两点间的距离接近2mm并且点迹清晰．6．不需要测出物体的质量，实际只需要验证就行了。【误差分析】本实验采取分析纸带的方法求每一点的瞬时速度，即物体下落

6、的实际速度。由于摩擦阻力的存在，利用所测速度计算的动能的增加总重力势能的减少，这是产生系统误差的主要原因。另外，用刻度尺测纸带上点与点间距离时，也可能造成偶然误差。【合作探究】问题探究1：本实验是否需要天平测重物质量，为什么？问题探究2：为什么从几条打上点的纸带中挑选第一第二点间的距离接近______mm并且点迹清楚的纸带（如图所示）进行测量？问题探究3：动能的增加量为什么略小于势能的减少量？【典型探究】【例题1】图为验证机械能守恒定律的实验装置示意图．现有的器材为：带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、天平．

7、回答下列问题：(1)为完成此实验，除了所给的器材，还需要的器材有________．(填入正确选项前的字母)A．米尺　　　　　　　　B．秒表C．0～12V的直流电源D．0～12V的交流电源(2)实验中误差产生的原因有:【例题2】用自由落体法验证机械能守恒定律的实验中：(1)运用公式＝mgh对实验条件的要求是______________，为此，所选择的纸带第1、2两点间的距离应接近______________．(2)若实验中所用重物的质量m＝1kg.打点纸带如图所示，打点时间间隔为0.02s，则记录B点时，重物速度vB＝____

8、____，重物动能Ek＝________，从开始下落起至B点时重物的重力势能减少量是________，由此可得出的结论是________．(3)根据纸带算出相关各点的速度v，量出下落距离h，则以为纵轴、以h为横轴画出的图象应是如下图中的(　　)【例题3】在研究弹簧的弹性势能与弹簧长度改变量