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1、基础知识梳理基础知识梳理核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练随堂达标自测随堂达标自测上上 页页下下 页页第第七七章章 机机械械能能守守恒恒定定律律第九节第九节 实验：验证机械能守恒定律实验：验证机械能守恒定律基础知识梳理基础知识梳理核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练随堂达标自测随堂达标自测上上 页页下下 页页第第七七章章 机机械械能能守守恒恒定定律律课课课课标标标标定定定定位位位位学习目标学习目标:1.掌握利用自由落体运动验证掌握利用自由落体运动验证机械能守恒定律机械能守恒定律.2.知道实验的原理、方法和过程知道实验的原理、方法和过程.3.会处理实验数据，并能对实验结
2、果进会处理实验数据，并能对实验结果进行讨论及误差分析行讨论及误差分析.重点难点：实验条件的控制及数据处理重点难点：实验条件的控制及数据处理.易错问题：纸带的选取和下落高度的测易错问题：纸带的选取和下落高度的测量量.基础知识梳理基础知识梳理核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练随堂达标自测随堂达标自测上上 页页下下 页页第第七七章章 机机械械能能守守恒恒定定律律基础知识梳理基础知识梳理一、实验原理一、实验原理1.机械能守恒定律机械能守恒定律（1）当只有重力做功时，物体的动能和重力）当只有重力做功时，物体的动能和重力势能发生相互转化，但机械能的总量保持不势能发生相互转化，但机械能的总量保
3、持不变变.（2）做自由落体运动的物体，只受重力作用，）做自由落体运动的物体，只受重力作用，其机械能是守恒的其机械能是守恒的.基础知识梳理基础知识梳理核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练随堂达标自测随堂达标自测上上 页页下下 页页第第七七章章 机机械械能能守守恒恒定定律律2.实验原理实验原理图图7-9-1基础知识梳理基础知识梳理核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练随堂达标自测随堂达标自测上上 页页下下 页页第第七七章章 机机械械能能守守恒恒定定律律（1）如图）如图7-9-1所示，借助打点计时器打出的所示，借助打点计时器打出的纸带，测出物体自由下落的高度纸带，测出物体自由下
4、落的高度h和该时刻的速和该时刻的速度度v,以纸带上的第以纸带上的第n个点为例，如图个点为例，如图7-9-2中的纸中的纸带，打第带，打第n个计数点时的瞬时速度等于以该时刻个计数点时的瞬时速度等于以该时刻为中间时刻的某一段时间内的平均速度为中间时刻的某一段时间内的平均速度.即即图图7-9-1基础知识梳理基础知识梳理核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练随堂达标自测随堂达标自测上上 页页下下 页页第第七七章章 机机械械能能守守恒恒定定律律(2)物体下落的高度为物体下落的高度为h时速度为时速度为v,则物体的重力则物体的重力势能减小量为势能减小量为mgh，动能增加量为，动能增加量为 mv2，如
5、果，如果mgh= mv2，即，即gh= v2,就验证了机械能守恒就验证了机械能守恒定律定律.二、实验器材二、实验器材铁架台（带铁夹），打点计时器，重物（带纸铁架台（带铁夹），打点计时器，重物（带纸带夹子），纸带，复写纸，导线，毫米刻度尺，带夹子），纸带，复写纸，导线，毫米刻度尺，学生电源学生电源.基础知识梳理基础知识梳理核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练随堂达标自测随堂达标自测上上 页页下下 页页第第七七章章 机机械械能能守守恒恒定定律律三、探究步骤三、探究步骤1.安装置：将打点计时器固定在铁架台上；用导安装置：将打点计时器固定在铁架台上；用导线将打点计时器与低压交流电源相连接线
6、将打点计时器与低压交流电源相连接.2.接电源，打纸带：把纸带的一端在重物上用夹接电源，打纸带：把纸带的一端在重物上用夹子固定好，另一端穿过打点计时器的限位孔，用子固定好，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手提着纸带使重物停靠在打点计时器附近，接通手提着纸带使重物停靠在打点计时器附近，接通电源，待打点稳定后松开纸带，让重物自由下落电源，待打点稳定后松开纸带，让重物自由下落.重复几次，打下重复几次，打下35条纸带条纸带.基础知识梳理基础知识梳理核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练随堂达标自测随堂达标自测上上 页页下下 页页第第七七章章 机机械械能能守守恒恒定定律律3.选纸带：选取点迹较为
7、清晰的，挑选纸带上第一选纸带：选取点迹较为清晰的，挑选纸带上第一个点及距离第一个点较远的点，并依次标上个点及距离第一个点较远的点，并依次标上0，1，2，3.4.数据处理：测出数据处理：测出0到点到点1、点、点2、点、点3的距离，即的距离，即为对应的下落高度为对应的下落高度h1、h2、h3；利用公式；利用公式 ,计算出点计算出点2、点、点3、点、点4的瞬时速度的瞬时速度v1、v2、v3.基础知识梳理基础知识梳理核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练随堂达标自测随堂达标自测上上 页页下下 页页第第七七章章 机机械械能能守守恒恒定定律律核心要点突破核心要点突破一、速度的求法一、速度的求法要
8、确定物体的动能，需测出物体下落一定高度要确定物体的动能，需测出物体下落一定高度时的速度时的速度.根据已学过的知识，可有三种方法：根据已学过的知识，可有三种方法：1.vn=2.vn=gtn;3.vn=基础知识梳理基础知识梳理核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练随堂达标自测随堂达标自测上上 页页下下 页页第第七七章章 机机械械能能守守恒恒定定律律其中，第其中，第1种方法是根据机械能守恒定律种方法是根据机械能守恒定律mgh= 得到的，而我们的目的是验证机得到的，而我们的目的是验证机械能守恒定律，显然不能用械能守恒定律，显然不能用.第第2种方法认为加速度为种方法认为加速度为g，由于各种摩擦
9、阻，由于各种摩擦阻力不可避免，所以实际下落加速度必将小于力不可避免，所以实际下落加速度必将小于g，而下落高度，而下落高度h是直接测量的，这样将得到机是直接测量的，这样将得到机械能增加的结论，故这种方法也不能用械能增加的结论，故这种方法也不能用.基础知识梳理基础知识梳理核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练随堂达标自测随堂达标自测上上 页页下下 页页第第七七章章 机机械械能能守守恒恒定定律律总之，本实验中速度看似有很多方法求得，总之，本实验中速度看似有很多方法求得，但正确的只有一种，即根据纸带利用第但正确的只有一种，即根据纸带利用第3种方种方法求出物体实际下落的速度，而不能用理论法求出
10、物体实际下落的速度，而不能用理论值计算，同样的道理，重物下落的高度值计算，同样的道理，重物下落的高度h也只也只能用刻度尺直接测量，而不能用能用刻度尺直接测量，而不能用h= gt2或或h= 计算得到计算得到.基础知识梳理基础知识梳理核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练随堂达标自测随堂达标自测上上 页页下下 页页第第七七章章 机机械械能能守守恒恒定定律律二、验证方法及纸带的选取二、验证方法及纸带的选取1.验证方法验证方法法一：用法一：用 mv2=mgh验证：这是以纸带上第一点验证：这是以纸带上第一点（起始点）为基准验证机械能守恒定律的方法（起始点）为基准验证机械能守恒定律的方法.由由于
11、第一点应是重物做自由落体运动开始下落的点，于第一点应是重物做自由落体运动开始下落的点，所以应选取点迹清晰且第所以应选取点迹清晰且第1、2两点间的距离接近两点间的距离接近2 mm的纸带的纸带.基础知识梳理基础知识梳理核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练随堂达标自测随堂达标自测上上 页页下下 页页第第七七章章 机机械械能能守守恒恒定定律律法二：用法二：用(1/2)mvB2-(1/2)mvA2=mgh验证：这验证：这是回避起始点，在纸带上选择后面的某两点是回避起始点，在纸带上选择后面的某两点验证机械能守恒定律的方法验证机械能守恒定律的方法.2.纸带的选取纸带的选取（1）利用方法一进行验证
12、，即验证）利用方法一进行验证，即验证gh=(1/2)v2时，应注意纸带的挑选：时，应注意纸带的挑选：选用纸带时应尽量挑点迹清晰，且第一、选用纸带时应尽量挑点迹清晰，且第一、第二个点间的距离接近第二个点间的距离接近2 mm的纸带的纸带.基础知识梳理基础知识梳理核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练随堂达标自测随堂达标自测上上 页页下下 页页第第七七章章 机机械械能能守守恒恒定定律律实验时必须保持提起的纸带竖直，手不动，实验时必须保持提起的纸带竖直，手不动，待接通电源，让打点计时器工作稳定后再松开待接通电源，让打点计时器工作稳定后再松开纸带，以保证第一点是一个清晰的点纸带，以保证第一点是
13、一个清晰的点.测量高度测量高度h时，应从起始点算起时，应从起始点算起.为减小为减小h的相的相对误差，选取的计数点要离起始点远些，纸带对误差，选取的计数点要离起始点远些，纸带也不宜过长，有效长度可在也不宜过长，有效长度可在60 cm80 cm.基础知识梳理基础知识梳理核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练随堂达标自测随堂达标自测上上 页页下下 页页第第七七章章 机机械械能能守守恒恒定定律律（2）实际上，在操作时很难控制纸带上所打）实际上，在操作时很难控制纸带上所打的头两个点的间距为的头两个点的间距为2 mm，因此只要保证操，因此只要保证操作正确，完全不必从起始点算起，在纸带上任作正确，
14、完全不必从起始点算起，在纸带上任选几个点，然后利用方法二，即验证选几个点，然后利用方法二，即验证gh=(1/2)(vB2-vA2).基础知识梳理基础知识梳理核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练随堂达标自测随堂达标自测上上 页页下下 页页第第七七章章 机机械械能能守守恒恒定定律律三、注意事项三、注意事项1.安装打点计时器时，必须使两个限位孔的中线安装打点计时器时，必须使两个限位孔的中线严格竖直，以减小摩擦阻力严格竖直，以减小摩擦阻力.2.应选用质量和密度较大的重物，增大重力可使应选用质量和密度较大的重物，增大重力可使阻力的影响相对减小，增大密度可以减小体积，阻力的影响相对减小，增大密
15、度可以减小体积，可使空气阻力减小可使空气阻力减小. 3.实验时，应先接通电源，让打点计时器工作正实验时，应先接通电源，让打点计时器工作正常后再松开纸带让重物下落常后再松开纸带让重物下落.基础知识梳理基础知识梳理核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练随堂达标自测随堂达标自测上上 页页下下 页页第第七七章章 机机械械能能守守恒恒定定律律4.本实验中的两种验证方法中，均不需要测本实验中的两种验证方法中，均不需要测重物的质量重物的质量m. 5.速度不能用速度不能用v=gt或或v= 计算，而应用计算，而应用vn= ( hn+1-hn-1)/2T进行测量并计算进行测量并计算.四、误差分析四、误差
16、分析1.偶然误差：测量相关长度时带来的，减小偶然误差：测量相关长度时带来的，减小的方法是多测几次取平均值的方法是多测几次取平均值.基础知识梳理基础知识梳理核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练随堂达标自测随堂达标自测上上 页页下下 页页第第七七章章 机机械械能能守守恒恒定定律律2.系统误差：实验过程中要克服阻力（主要是打系统误差：实验过程中要克服阻力（主要是打点计时器的阻力）做功，故动能的增加量点计时器的阻力）做功，故动能的增加量Ek必必定稍小于势能的减少量定稍小于势能的减少量Ep.再者，交流电的频率再者，交流电的频率f不是不是50 Hz也会带来系统误差也会带来系统误差.若若f50
17、Hz，由于速，由于速度值仍按频率为度值仍按频率为50 Hz计算，频率的计算值比实际计算，频率的计算值比实际值偏小，周期值偏大，算得的速度值偏小，动能值偏小，周期值偏大，算得的速度值偏小，动能值也就偏小，使值也就偏小，使EkEp的误差进一步加大；根据的误差进一步加大；根据同样的道理，若同样的道理，若f50 Hz，则可能出现，则可能出现EkEp的的结果结果.基础知识梳理基础知识梳理核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练随堂达标自测随堂达标自测上上 页页下下 页页第第七七章章 机机械械能能守守恒恒定定律律课堂互动讲练课堂互动讲练类型一类型一类型一类型一实验操作和误差分析实验操作和误差分析
18、在验证机械能守恒定律的实验中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）从下列器材中选出实验所必须的，其编号为编号为_.A.打点计时器（包括纸带）；打点计时器（包括纸带）；B.重物；重物；基础知识梳理基础知识梳理核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练随堂达标自测随堂达标自测上上 页页下下 页页第第七七章章 机机械械能能守守恒恒定定律律C.天平；天平；D.毫米刻度尺；毫米刻度尺；E.秒表；秒表；F.运动小车运动小车.（ 2）打点计时器的安装放置要求为）打点计时器的安装放置要求为_；开；开始打点计时的时候，应先始打点计时的时候，应先_，然后，然后_.（3）实验中产
19、生系统误差的原因主要是）实验中产生系统误差的原因主要是_，使重物获得的动能往，使重物获得的动能往基础知识梳理基础知识梳理核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练随堂达标自测随堂达标自测上上 页页下下 页页第第七七章章 机机械械能能守守恒恒定定律律往往_.为减小误差，悬挂在纸带下为减小误差，悬挂在纸带下的重物应选择的重物应选择_.（4）如果以）如果以v2/2为纵轴，以为纵轴，以h为横轴，根据实为横轴，根据实验数据绘出的验数据绘出的(v2/2)-h图线是图线是_，该，该线的斜率等于线的斜率等于_.【思路点拨思路点拨】验证机械能守恒定律的实验中，验证机械能守恒定律的实验中，没必要称量重物的质
20、量；打点计时器就是计没必要称量重物的质量；打点计时器就是计时仪器，不再需要秒表时仪器，不再需要秒表.基础知识梳理基础知识梳理核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练随堂达标自测随堂达标自测上上 页页下下 页页第第七七章章 机机械械能能守守恒恒定定律律【解析解析】（1）选出的器材有：打点计时器（包括）选出的器材有：打点计时器（包括纸带）、重物、毫米刻度尺，编号分别为纸带）、重物、毫米刻度尺，编号分别为A、B、D，注意因，注意因mgh=(1/2)mv2，故，故m可消去，不需要用可消去，不需要用天平天平.（2）打点计时器安装时，两限位孔必须在同一竖）打点计时器安装时，两限位孔必须在同一竖直线
21、上，这样才能使重物在自由下落时，受到阻直线上，这样才能使重物在自由下落时，受到阻力较小，开始记录时，应先给打点计时器通电打力较小，开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后再释放重物，让它带着纸带一同落下点，然后再释放重物，让它带着纸带一同落下.基础知识梳理基础知识梳理核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练随堂达标自测随堂达标自测上上 页页下下 页页第第七七章章 机机械械能能守守恒恒定定律律（3）产生系统误差的主要原因是纸带通过打点）产生系统误差的主要原因是纸带通过打点计时器时受到摩擦阻力，导致重物获得的动能小计时器时受到摩擦阻力，导致重物获得的动能小于它所减少的重力势能，为减小误差
22、，重物应选于它所减少的重力势能，为减小误差，重物应选质量大一些的质量大一些的.（4）描绘出来的）描绘出来的(v2/2)-h图象是一条通过坐标原图象是一条通过坐标原点的倾斜直线，它的斜率为重力加速度点的倾斜直线，它的斜率为重力加速度.【答案答案】（1）ABD基础知识梳理基础知识梳理核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练随堂达标自测随堂达标自测上上 页页下下 页页第第七七章章 机机械械能能守守恒恒定定律律（2）两限位孔必须在同一竖直线上给打点计时）两限位孔必须在同一竖直线上给打点计时器通电释放重物器通电释放重物（3）纸带通过打点计时器时有摩擦阻力小于所）纸带通过打点计时器时有摩擦阻力小于
23、所减小的重力势能质量大一些的减小的重力势能质量大一些的（4）一条通过坐标原点的倾斜直线重力加速度）一条通过坐标原点的倾斜直线重力加速度基础知识梳理基础知识梳理核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练随堂达标自测随堂达标自测上上 页页下下 页页第第七七章章 机机械械能能守守恒恒定定律律类型二类型二类型二类型二实验数据的处理实验数据的处理 2 （1）在用落体法验证机械能守恒定律的实）在用落体法验证机械能守恒定律的实验中：所用重锤的质量验中：所用重锤的质量m=500 g，打点计时器所，打点计时器所用电源频率为用电源频率为50 Hz，打下的纸带如图，打下的纸带如图7-9-3所示所示（图中的数据
24、为从起始点（图中的数据为从起始点O到该点的距离），则到该点的距离），则在打在打B点时，重锤的速度点时，重锤的速度vB=_m/s，从开，从开始下落到打始下落到打B点时，重锤的势能减少量是点时，重锤的势能减少量是_J（g取取10 m/s2，计算结果取两位有效，计算结果取两位有效基础知识梳理基础知识梳理核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练随堂达标自测随堂达标自测上上 页页下下 页页第第七七章章 机机械械能能守守恒恒定定律律数字）数字）.图图7-9-3（2）根据纸带算出各点的速度）根据纸带算出各点的速度v，量出从，量出从O点点下落的距离下落的距离h，则以，则以v2为纵轴，以为纵轴，以h为横轴，为横轴，画出的画出的v2-h图线应为（图线应为（ ）基础知识梳理基础知识梳理核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练随堂达标自测随堂达标自测上上 页页下下 页页第第七七章章 机机械械能能守守恒恒定定律律图图7-9-4【解析解析】（2）由）由mgh=(1/2)mv2有有v2=2gh，故应选，故应选C.【答案答案】（1）0.79 0.16（2）C基础知识梳理基础知识梳理核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练随堂达标自测随堂达标自测上上 页页下下 页页第第七七章章 机机械械能能守守恒恒定定律律随堂达标自测随堂达标自测
