1、实验：验证实验：验证机械能守恒定律机械能守恒定律 【教学目标】【教学目标】 1理解实验的设计思路，明确实验中需要测量的物理量。 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中得出实验结论。 4能定性地分析产生实验误差的原因，并会采取相应的措施减小实验误差。 【教学重点】教学重点】 验证机械能守恒定律的实验原理。 【教学难点】教学难点】 验证机械能守恒定律的误差分析及如何减小实验误差的方法。 【教学方法】教学方法】 探究、讲授、讨论、学生分组实验、练习。 【教学过程】【教学过程】 上
2、节课我们学习了机械能守恒定律，掌握了机械能守恒定律的条件和公式。这节课我们通 过实验来验证一下机械能守恒定律。 一、实验介绍一、实验介绍 1实验目的：验证机械能守恒定律。 2实验原理：本实验验证极其简单情形下的机械能守恒自由落体运动（参考案例 1 和参考案例 2 同属于验证机械能守恒，本实验选取其中之一参考案例 1 作分析，参考案例 2 依此类推）。而且，针对的是及其特殊的过程从释放点到某位置。 计量重力势能的改变时，只要测量出过程越过的高度，结合当地的重力加速度即可。计量 动能改变时，启用了打点计时器根据打出的纸带求末状态的瞬时速度（依据“匀变速运动 的平均速度等于中间时刻的瞬时速度”）。
3、二、实验步骤二、实验步骤 1按图安装实验器材，电源接学生电源，并将输出电压调至 46V 交流。接通电源前， 用手提升纸带至重物靠近打点计时器处。 图 1 2先接通电源，再松开纸带，让重物自由下落。关闭电源，取下纸带备用。 3重复步骤 2 次，打出 3 条纸带。 4取点迹清晰，且第一、二点距离接近 2mm 的纸带进行测量。在纸带上任取几个连续的 点（或间隔点数相同的点）A、B、C，如下图所示。 图 2 5验证 A 点到 C 点过程机械能守恒的方程：根据做匀加速直线运动的物体在某一段时间 t 内的平均速度等于该时间中间时刻的瞬时速度可求出 B 点的瞬时速度 B v。根据公式 ， 可求出 B 点的瞬
4、时速度 BAC vv 平均。依此类推可求出点 A、C处的瞬时速度 vA、vC。计 算物体在选定位置上动能与势能是否满足机械能守恒定律 22 2211 11 22 mvmghmvmgh（h为第一 点到验证点的距离）。 6拆下器材，放回原处。 三、数据处理三、数据处理&分析分析 依据刚才的实验，我们采集整理以下信息： t s v 各计数点 A B C D E F 下落高度 速度 势能 动能 结论 实验结论： 在实验误差允许的范围内，重物减少的重力势能 增加的动能，所以，总的机械能 是 。 过渡：另外，我们还有一些细节问题需要特别注意，下面一起来汇总。 注意事项： 1本实验中的阻力（空气阻力、纸带阻
5、力）是客观存在的，只有当重物的重量足够大， 才能确保阻力远小于重力，近似满足机械能守恒的条件。 2 如果我们得到的式子是 2 21 2 1 22 hh mghm T （）， 是正常的， 因为有介质阻力作负功； 反之， 如果得到 2 21 2 1 22 hh mghm T （），则说明实验有问题。 3取第一、二点间距为 2mm 进行数据处理的道理是：只有当振针抬起的一刻释放纸带， 才会有第一、二点之间的距离为 2mm，反之，如果振针运动到空中时释放纸带，则第一、二 点之间的距离必然会小于 2mm（因为运动时间不足 0.02s）。对于第二种情形，则相当于初速 度打第一点时初速度不为零（事实上是“小
6、于”零），所以不是本实验所规定的考查过程。 很显然， 如果我们考查的是中途的任意两点之间的过程， 则 2mm 的这个要求是不必要的。 4本实验不需要测量重物的质量。 5重力加速度不能取 10m/s2，因为这是一个考查实际重力势能变化的问题。加速度也不 能通过纸带求出， 如果是这样， 我们所验证的守恒关系将是一个恒等关系从理论的角度看， 本实验可以这样看：重锤的加速度从多大的程度接近重力加速度，就是过程从多大程度上满足 机械能守恒定律。 四、课堂小结四、课堂小结 本节课主要学习了：1实验目的：用自由落体运动验证机械能守恒。2纸带的选取及重 物速度的测量方法。3实验的误差来源及注意事项。希望同学们课后将整个流程温习一遍后 再认真回忆一下实验注意事项，毕竟，细节决定成败。 五、作业布置五、作业布置 1完成实验报告； 2教材“练习与应用”第 1、2 题。
