1、实验：验证实验：验证机械能守恒定律机械能守恒定律 【学习目标】【学习目标】 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。 【学习重点】学习重点】 验证机械能守恒定律的实验原理。 【学习难点】学习难点】 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。 【新知探究】【新知探究】 一、自主学习 1必须选择一个符合机械能守恒的运动模型来验证机械能守
2、恒定律，本实验选择自由落 体运动模型来验证机械能守恒定律，是因为物体在自由落体运动过程中只_做功，满足 _。 2按照书本要求，本实验是验证自由落体轨迹上开始点和其后任意点的机械能守恒，为 此必须选择物体初速度为_，判断开始点是否满足要求的依据是_，为了计 算物体减少的重力势能， 必须测量出物体_， 对应的测量器材是_。 为了计算出某点时刻物体的动能，必须测量出物体在该时刻的瞬时速度，其计算公式为 _，这是利用了什么原理？_。为了计算物体的动能和重 力势能，按理还需要知道物体的质量，但本实验中可以不测物体的质量，其原因是_。 3实验操作过程中，是先接通电源开始打点还是先放开纸带？为什么？_。 4
3、 为了减小实验误差， 应尽量减小重物下落时纸带所受的阻力。 因此物体应选_ （填 重、轻） ，纸带应_放置。尽管采取了上述措施，但由于阻力还是存在的，所以实验中重 力势能的减小量应_动能的增加量，这样才是符合实际的。 二、合作学习 例题：例题：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 50Hz， 测得当地的重力加速度 g=9.8m/s2，测得所用重物的质量为 1.00kg，实验中得到一点迹清晰的 纸带（如图） ，把第一点记作 O，另选连续的 4 个点 A、B、C、D 作为测量的点，经测量知道 A、B、C、D 到 0 点的距离分别为 62.99cm，70.18cm，77.76
4、cm，85.73cm，根据以上的数据， 可知重物由 0 运动到 C 点， 重力势能的减小量等于_J， 动能的增加量等于_J。 （取 三位有效数字） 解析解析 重物从 O 点到 C 点下落高度 h=0.7776m，WP=mgh=1.009.80.7776J=7.62J 计算相应过程的动能增加量应先计算出 C 点的瞬时速度 vc，由图可知： vc=xBD/2t=（0.8537-0.7018）/（20.02）=3.898（m/s） 故Ek=mvc2/2=1.003.8982/2J=7.56J 拓展拓展 有些认为动能增加量可以根据机械能守恒得到Ek=0.762J，这样做犯了逻辑错误， 因为实验目的就是
5、要验证机械能是否守恒，验证过程中当然不能利用机械能守恒的结论。且实 验中不可避免存在阻力，动能增加量不等于重力势能的减小量。 【学习【学习小结小结】 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。 【精练反馈精练反馈】 1在本实验中，对自由下落的重物，下述选择的条件哪种更为有利？（ D ） A只要有足够重就可以 B只要体积足够小就可以 C既要足够重，又要体积非常小 D应该密度大些，还应便于夹紧纸带，使纸带随同运动时不致扭曲 2在本实验中，有如下器材：A打点计时器；B低压交流电源（附导线） ；C天平（附 砝码） ；D铁
6、架台（附夹子） ；E重锤（附夹子） ；F纸带；G秒表；H复写纸。其中不 必要的有_；还缺少的是_。 C，G；刻度尺，电键 3下列列出一些实验步骤： A用天平称出重物和夹子的质量。 B将重物系在夹子上。 C将纸带穿过计时器，上端用手提着，下端夹上系住重物的夹子，再把纸带向上拉，让 夹子静止在靠近打点计时器处。 D把打点计时器接在学生电源的交流输出端，把输出电压调至 6V（电源不接通） 。 E把打点计时器用铁夹子固定到放在桌边的铁架台上，使两个限位孔在同一直线上。 F在纸带上选取几个点，进行测量和记录数据。 G用秒表测出重物下落的时间。 H接通电源，待计时器响声稳定后释放纸带。 I切断电源。 J更换纸带重新进行两次实验。 K在三条纸带中选出较好的一条。 L进行计算，得出结论，完成实验报告。 M拆下导线，整理器材。 对于本实验以上步骤中，不必要的有_；正确步骤的合理顺序是：_（填 写代表字母） A，G；EDBCHIJMKFL 4本实验中，设在选定的纸带上依次把点子记为 1，2，3，等计数点，如图，纸带 上所打点，记录了物体在不同时刻的_，当打点计时器打点“4”时，物体动能的表达 式应该是_；若以计数点 1 为参考点，当打第 4 点时物体的机械能的表达式为 _（打点计时器的打点周期为 T） 。
