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1、高二（ ）物理（必修）学教案-实验：验证机械能守恒定律 姓名 学号 一、实验目的验证机械能守恒定律.二、实验原理通过实验，求做自由落体运动物体的重力势能的减少量和相应过程动能的增加量.若二者相等，说明机械能守恒，从而验证机械能守恒定律.三、实验器材打点计时器及电源、纸带、复写纸片、重物、刻度尺、带有铁夹的铁架台、导线. 四、实验步骤（1） 如图7-9-1所示，将纸带固定在重物上，让纸带穿过打点计时器.图7-9-1（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
2、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）比较mvn2与mgh n是否相等.五、实验结论在重力作用下，物体的重力势能和动能可以互相转化，但总的机械能保持不变.六、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竖直，从而减小纸带下落时受到的阻力.（3）测量下落高度时，必须
3、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.七、例题评析应用点一：仪器的选取和误差分析例1：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_. 拓展练习1-1： 下列关于“验证
4、机械能守恒定律”实验的实验误差的说法，正确的是（ ）A.重物质量的称量不准会造成较大误差B.重物质量选用得大些，有利于减小误差C.重物质量选用得较小些，有利于减小误差D.先释放纸带后接通电源会造成较大误差应用点二：实验数据的处理例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，用刻度尺测量时各计数点到O点的距离如图7-9-2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，（1）重力势能的减少量为多少？（2）动能的
5、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？图7-9-2八、自我反馈1.本实验的实验目的是通过研究物体_下落过程中，_能和_能的变化来验证_.2.实验原理：做自由落体运动的物体，设质量为m，下落高度为h时的速度为v，则减少的重力势能为_，增加的动能为_.若两个量在误差允许的范围内相等，就验证了机械能守恒定律.3.速度的测量：做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度等于_.4.本实验中，用到的实验器材主要有打点计时器及电源、_、_、重物、_、带铁夹的铁架台、导线.九、夯实基础1.本实验中，除铁架台、夹子、低压交流电源、纸带和重物外，还需选用的仪器是（ ）A.秒表B.刻度
6、尺C.天平D.打点计时器2.在验证机械能守恒定律的实验中，由于打点计时器两限位孔不在同一竖直线上，使纸带通过时受到较大阻力，这样的结果会有（ ）A.mghmv2B.mghmv2C.mgh=mv2D.以上都有可能3.在验证机械能守恒定律的实验中，下列物理量中需要直接测量的有（ ）A.重物的质量B.重力加速度C.重物下落的高度D.与重物下落高度对应的重物的瞬时速度4.“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7-9-3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EkB=_.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9.8 m/s2）图7-9-3（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7-9-4中的.图7-9-45.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面一部分损坏了，剩下的一段纸带上的各个点间的距离如图7-9-5所示（单位：cm），已知打点计时器工作频率为50 Hz，重力加速度g=9.8 m/s2.图7-9-5（1）利用这段纸带说明重物机械能守恒；（2）试说明重力势能的减少量Ep稍大于动能的增加量Ek的原因，并提出改进意见.学习收获 1
