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1、一 寸 光 阴 不 可 轻 1 20 -20 学年度第二学期高一物理学科导学案学年度第二学期高一物理学科导学案 NO 主备人： 审核： 拟用时间：第 周（ 月 日-月 日） 课题：课题：7.9 实验：验证机械能守恒定律实验：验证机械能守恒定律 班级_姓名_学号_ 学习目标定位学习目标定位 1、会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度； 2、掌握验证机械能守恒定律的实验原理。 自主落实学案自主落实学案 1.实验目的：实验目的：验证机械能守恒定律 2.实验原理：实验原理： (1)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互相转化，但 总的机械能守恒.利用打点计时器在纸带上记录下物体自
2、由下落的高度 h 及计算 出瞬时速度 v，从而验证物体在自由下落过程中重力势能的减少量Ep=mgh 与 物体动能的增加量Ek= 2 2 1 mv相等。 (2)纸带上某两点的距离等于重物下落的高度，这样就能得到下落过程中势能的 变化。再测出这两点的速度，从而得到它在各点的动能。比较这两点动能变化和 势能变化，就能验证机械能是否守恒。 3.实验器材：实验器材：铁架台(带铁夹)；打点计时器；重锤(带纸带夹)；纸带；复写纸片； 导线；毫米刻度尺；低压交流电源。 4.实验步骤：实验步骤： （1）装置：竖直架稳打点计时器，使打点计时器限位孔 与纸带在同一直线上，以减小纸带受到的阻力。 （2）将长约 1 m
3、 的纸带用小夹子固定在重物上后穿过打 点计时器，用手提着纸带，使重物静止在靠近打点计时器 的地方。 （3）接通电源，松开纸带，让重物自由下落，计时器就 在纸带上打下一系列的点。 （4）换几条纸带，重做上面的实验。 （5）在取下的纸带中挑选第一、二两点间距离接近 2 mm 且点迹清楚的纸带进行测量， 先记下第一点 O 的位置， 再 任意取五个点 1、2、3、4、5 用刻度尺测量距 O 点的相应 距离如图所示： 为了减小测量 h 值的相对误差，选取的各个计数点要离起点 远一些，纸带也不易过长，有效长度可在 60 cm80 cm 之内. （6） 用公式 t hh v nn 2 11+ =计算出各点对
4、应的瞬时速度 v1、 v2、 v3 （7）利用公式 Ep=mgh 计算出各计数点与第一个点的重力势能的减 少量。 （8）比较动能增加量及重力势能的减少量的大小，看一看在误差允许的范围内 一 寸 光 阴 不 可 轻 2 两者是否相等，从而验证机械能是否守恒。 因不需要知道动能和势能的具体数值，所以不需要测量重物的质量。 4.实验误差的来源与分析 （1）实验中，重物和纸带下落过程中要克服阻力(主要是打点计时器的阻力)做 功，使得动能的增量必定稍小于重力势能减少量，造成系统误差. （2）再者，实验中长度的测量也可造成偶然误差. （3） 其次， 实验操作过程中， 能否保证纸带上第一、 二两个实验点间距
5、等于 2 mm, 以确保打第一点时重锤速度为零，也是误差形成因素之一. 典型题例导析典型题例导析 例例 1 做“验证机械能守恒定律”的实验步骤有： A.把打点计时器固定在铁架台上，并用导线将打点计时器接在低压交流电源上 B.将连有重物的纸带穿过限位孔，用手提着纸带，让手尽量靠近打点计时器 C.松开纸带、接通电源 D.更换纸带，重复几次，选用点迹清晰且第 1、2 两点间距为 2 mm 的纸带 E.用天平称出物体的质量，利用 mgh= 2 2 1 mv验证机械能守恒定律 在上述实验步骤中错误的是_ _和 _。多余的是 _。 例例 2 某同学做“验证机械能守恒定律”实验，不慎将一条选择好的纸带的前
6、面一部分破坏了， 剩下了一段纸带上的各个点间的距离， 他测出的结果如图所示， 已知打点计时器工作频率为 50 Hz，重力加速度 g=9.8 m/s2.利用这段纸带说明重 锤通过 2、5 两点时机械能守恒. 1 2 2.8 3.2 3.64.04.3 cm 3 4 5 6 同步落实演练同步落实演练 1在“验证机械能守恒定律”的实验中，需要直接测量的数据是( ) A质量 B下落时间 C下落高度 D瞬时速度 2在“验证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为 50 Hz，查得当地的重力加速度 g=9.80 m/s2.某同学选择了一条理想的纸带，用刻度 尺测量出各计数点对应刻度尺上的读数如图所示，图中 O 点是打点计时器打出 的第一个点，A、B、C、D 分别是每打两个点取出的计数点.根据以上数据，可 知重物由 O 点运动到 B 点时. O A B C D 12.5 19.5 28.05 38.15 （1）重力势能的减少量为多少？ （2）动能的增加量是多少？ （3）根据计算的数据可得出什么结论？产生误差的主要原因是什么？
