2017粤教版高中物理必修2第四章第五节《验证机械能守恒定律》word导学案

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1、第五节验证机械能守恒定律课前自主预习1.实验原理：在只有重力做功的自由落体运动中，物体的重力势能和动能可以相互转化，总的机械能守恒。设某时刻物体的瞬时速度为V，下落高度为h，则有：。利用打点计时器测出重物下落时某时刻的及下落的高度，即可验证机械能是否守恒。2.实验器材：打点计时器、、纸带、复写纸片、重物、、带有夹子的铁架台、导线。3.减小实验误差：应尽量减小重物下落时纸带所受的阻力。因此重锤应选______（填重、轻），纸带应_______放置。4.(单选)关于“验证机械能守恒定律”的试验中，下列叙述正确的有（　）A．天平测出重锤质量B．采用

2、直流低压电源C．先接通电源，后释放纸带D．测出重锤下落时间解析：因为实验中根据公式mv2=mgh,不需要测出重锤的质量。同时实验中使用的是打点计时器，不需要测量秒表时间，采用的低压交流电电源，应用打点计时器应先接通电源，后释放纸带，要求选用的纸带打出的第一、二点间距接近2mm，故C选项正确。答案：C5.(单选)在“验证机械能守恒定律”的实验中，通过计算得到的有()A．重锤质量B．下落时间C．重锤的下落高度　D．与下落高度对应的重锤的即时速度解析：重锤的质量不需要测量，打点计时器是计时的仪器，故下落时间不需要计算，重锤下落的高度要测量出来，只有

3、与下落高度对应的重锤的即时速度需要用平均速度计算出来。答案：D答案：1．mgh＝mv2/2；瞬时速度2．刻度尺；低压交流电源3.重；竖直课堂互动探究知识点1创新实验方案设计新知探究图4-5-1验证机械能守恒定律的关键是在满足只有重力（或弹力）做功的前提条件，重力势能（或弹性势能）的变化同动能的变化在误差允许范围内相等，自由落体运动是最简单的机械能守恒问题。物体减小的重力势能可以通过测量物体下落的高度差计算，再利用平均速度与中间时刻瞬时速度的关系计算瞬时速度和动能的改变量。除自由落体外，任何满足只有重力做功的情况机械能都是守恒的，因自由落体法阻

4、力较大，且下落时间较短，不便观察。为提高实验精确度可以选择在气垫导轨上操作实验，如图4-5-1所示，滑块与气垫导轨间的摩擦力非常小，几乎为零，这样滑块在导轨上滑动时就等效为只有重力做功。我们只需要测出气垫导轨上的高度差就可测出重力势能的减小量，再利用光电门测出滑块的时间，利用平均速度与中间时刻瞬时速度的关系计算和的改变量。通过比较经过两个光电门时减少的重力势能和增加的动能即可验证机械能是否守恒。同理，平抛运动等只要满足只有重力做功也可验证机械能守恒定律。答案：两个光电门间，经过两个光电门，瞬时速度，动能重点归纳1.用气垫导轨验证机械能守恒定律

5、(1)在该实验中选取气垫导轨、光电门、数字计时器等器材，如图4－5－1所示安装实验装置，图中m为滑块质量，l为挡光板长度，G1、G2为光电门．(2)将滑块从轨道上端某一处滑下，测出它通过光电门G1和G2时的速度v1和v2，可得到G1到G2这段位移中滑块的动能增量ΔEk＝mv－mv.(3)再算出G1到G2这段位移中滑块重力势能的减少量ΔEp，比较ΔEk和ΔEp，得到ΔEk＝ΔEp的结论，从而证明机械能守恒．2.利用平抛运动验证机械能守恒定律图4－5－2(1)运用如图4－5－2所示的装置，让小球从光滑斜轨道的某一高度处由静止开始滚下．小球离开轨道

6、时做平抛运动．(2)测出图中平台高度H、小球在光滑斜轨道上由静止开始滚下时离平台的高度h以及小球做平抛运动时的水平位移s.(3)由H＝gt2算出小球做平抛运动的时间，再由v＝算出小球离开轨道时的速度v.(4)比较mgh和mv2的大小，即比较gh和v2的大小，若gh＝v2，则可以验证机械能守恒．[例1]（单选）关于“验证机械能守恒定律”的试验中，下列叙述正确的有（　）A．天平测出重锤质量B．采用直流低压电源C．先接通电源，后释放纸带D．测出重锤下落时间　解析：因为实验中根据公式mv2=mgh,不需要测出重锤的质量。同时实验中使用的是打点计时器，

7、不需要测量秒表时间，采用的低压交流电电源，应用打点计时器应先接通电源，后释放纸带，要求选用的纸带打出的第一、二点间距接近2mm，故C选项正确。答案：C触类旁通图4－5－31.如图4－5－3所示，光滑水平轨道与光滑圆弧轨道相切，轻弹簧的一端固定在轨道的左端，OP是可绕O点转动的轻杆，且摆到某处就能停在该处；另有一小钢球(可看做质点)．现在利用这些器材测定弹簧被压缩时的弹性势能．(1)还需要的器材是、．(2)以上测量实际上是把对弹性势能的测量转化为对的测量，进而转化对和的直接测量．解析：小球被弹簧弹开后，弹簧的弹性势能全部转化为小球的动能，小球沿

8、光滑曲面上滑时，小球的动能全部转化为小球的重力势能。故只需测出小球的最大重力势能即可；也即转化为测出小球的质量和高度差。答案：天平、刻度尺、重力势能、质量、高度知识