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1、第九节 实验：验证机械能守恒定律 【学习目标】1.知道验证机械能守恒定律的实验原理、使用的器材及规范的操作步骤2.掌握实验数据处理方法3.知道误差的来源及减小误差的方法4.能理解一些简单的创新实验方案的原理【新知预习】一.实验方法1.实验的目的：通过实验来研究物体自由下落过程中动能与势能的转变，从而验证 。2.实验的装置：（如右图）需要的实验器材有：打点计时器及电源、纸带、复写纸、重物、带有铁夹的铁架台、导线、刻度尺。二.实验原理1.本实验的研究对象为 ,研究其自由下落过程，机械能是否守恒。为了简单最好选择重物从 开始，下落某一高度的过程。同时为了减少重物下落过程阻力的影响，一方面在选择重物时
2、，应选择 和 较大的重物，另一方面打点计时器应 安装，减小纸带所受的阻力。2.重物自由下落时，只受 作用，其机械能守恒，若下落h高度时速度大小为v，减少的重力势能为mgh，增加的动能为，只要mgh= ,即gh= 成立，即可验证重物自由落体运动中机械能守恒。注意：本实验不必测量重物的 。3.如图，若研究重物自由下落0到n的过程，下落高度为hn。测第n点瞬时速度的方法是：由hn+1、hn-1算出vn= 。再验证 = ，是否成立，即验证机械能守恒。三.数据处理1数据处理的两种方法方法一：比较gh与，如果在误差允许的范围内gh=，则验证了机械能守恒定律。方法二：以为纵轴，以 为横轴，建立直角坐标系，将
3、实验得到的h、数据描于坐标平面内，如果在误差允许的范围内得到一条 ，则验证了机械能守恒定律。2误差分析 【导析探究】导析一: 辨析计算重物下落速度方法1要确定重物的动能，需要测出物体下落一定高度时的速度，根据已学知识，可有三种方法： ,你认为以上三种方法哪些可以用来计算重物下落某一高度的速度，为什么？导析二: 用常规方法验证机械能守恒定律2在验证机械能守恒定律的实验中（1）从下列器材中选出实验所必须的，其编号为_。A打点计时器（包括纸带）； B重物； C天平；D毫米刻度尺； E秒表； F运动小车。（2）打点计时器的安装放置要求为 ；开始打点计时的时候，应先 ，然后 。（3）实验中产生系统误差的原因主要是 ，使重物获得的动能往往 。为减小误差，悬挂在纸带下的重物应选择_。（4）如果以为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的-h图线是 ，该线的斜率等于_。 3“验证机械能守恒定律”的实验采用重物自由下落的方法。（1）若实验中所用的重锤质量m=1 kg，打点纸带如图所示，打点时间间隔为0.02 s，则记录B点时，重锤的速度vB=_，重锤动能Ek=_。从开始下落起至B点，重锤的重力势能减少量是_，因此可得出的结论是_。（g取10 m/s2）（2）根据纸带算出相关各点速度v，量出下落距离h，则以为纵轴，以h为横轴画出的图线应是下图中的 。
