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1、,第七章：机械能守恒定律,第 9 节：实验：验证机械能守恒定律,1.理解实验的设计思路,明确实验中需要直接测量的物理量。 2.知道实验中选取测量点的有关要求,会根据实验中打出的纸带测定物体下落的距离,掌握测量物体运动的瞬时速度的方法。 3.能正确进行实验操作,能够根据实验数据的分析得出实验结论。 4.能定性地分析产生实验误差的原因,并会采用相应的措施减小实验误差。,首先让学生观看一段机械能守恒的视频，让学生对机械能守恒中动能与势能的相互转化有个深刻的体会，接着向学生抛出问题，怎么来验证物体的机械能是否守恒，引导学生提出实验方案，最后分析实验中可能会出现的误差，并分析其出现的原因。 可以利用刻度
2、尺来量出物体下落的高度，得到物体势能的变化；利用打点计时器和纸带来计算物体动能的变化，最后，根据物体势能的变化与动能的变化来判断物体机械能是否守恒。,机械能守恒的各种情况,一、实验原理,自由落体,重力势能减小,动能增加,小球在下落过程中，重力势能的减少量为 Ep减，动能的增加量为 Ek增，如果,则证明小球下落过程中机械能守恒,二、实验方案,下落起始点 O,A,1. 以物体下落的起始点 O 为基准,物体从 O 点下落到 A 点下落的高度为 h，到达 A 点时的速度为 v,物体重力势能的减小量为：mgh,物体动能的增加量为：,验证 mgh 与 是否相等,下落起始点 O,A,2. 以物体下落过程中某
3、一点 A 基准,物体从 A 点下落到 B 点下落的高度为 h，在 A 点的速度为 vA，在 B 点的速度为 vB,物体重力势能的减小量为：mgh,物体动能的增加量为：,B,验证 mgh 是否相等于,h 和 h 的距离要大一些，以减小测量误差,该实验需要测量哪些物理量呢？,可以用刻度尺直接量,利用纸带和打点计时器来计算,物体下落的高度 物体在某一位置的速度,打点计时器、纸带、重物、刻度尺、铁架台(带铁夹)、交流电源等,夹子,打点计时器,纸带,重物,铁架台,三、实验器材,1. 按如图装置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。,2. 把纸带的一端在重锤上用夹子固定好，另一端穿过
4、计时器限位孔，竖直提起纸带使重物停靠在打点计时器附近，纸带上端用夹子夹住。,3. 先接通电源，再松开纸带，让重物自由下落。,4. 重复几次，得到 35 条打好点的纸带。,四、实验步骤,5. 在打好点的纸带中挑选第一、二两点间的距离接近 2 mm，且点迹清晰的一条纸带，在起始点标上 0，后面任取相同时间间隔点依次标上 1，2，3，用刻度尺测出对应下落高度 h1、h2、h3,7. 计算验证重物重力势能减少量和动能的增加量是否相等。,6. 应用公式,1. 打点计时器安装时，必须使纸带和限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力。,4选用纸带时应尽量挑第一、二点间距接近 2 mm 的纸带。,3. 实验时，必
5、须先接通电源，让打点计时器工作正常后再松开纸带让重锤下落。,五、注意事项,2. 应该选择重量大、体积下的重物，以减小空气阻力的影响。,六、误差分析,因为有纸带与打点计时器的摩擦阻力、空气阻力等，要克服阻力做功，动能增加量总是稍小于重力势能减少量。,计算速度应用公式,能不能用公式 来计算呢？,不能！,不能！,能不能用公式 来计算呢？,1. 某次“验证机械能守恒定律”的实验中，用 6 V、50 Hz的打点计时器打出的一条无漏点的纸带，如图所示，O 点为重锤下落的起点，选取的计数点为 A、B、C、D，各计数点到 O 点的长度已在图上标出，单位为毫米，重力加速度取 9.8 m/s2，若重锤质量为 1 kg。,(1) 打出 B 点时，重锤下落的速度 vB = _ m/s，重锤的动能 EkB = _ J。,1.175,0.6903,(2) 从开始下落算起，打点计时器打 B 点时，重锤的重力势能减小量为 _ J。 (3) 根据纸带提供的数据，在误差允许的范围内，重锤从静止开始到打出 B 点的过程中，得到的结论是 _。,0.6909,机械能守恒,2. 在验证机械能守恒定律时，如果以 v2 为纵轴，以 h 为横轴，根据实验数据绘出的图线应是 ，才能验证机械能守恒定律，其斜率等于 的数值。,通过原点的直线,2g,
