包場鎮(zhèn)高中物理 第七章 機械能守恒定律 7.9 機械能守恒定律實驗學案（無答案）新人教版必修2

1、學必求其心得，業(yè)必貴于專精第九節(jié) 實驗驗證機械能守恒定律【知識鏈接】實驗目的驗證機械能守恒定律實驗原理（1）在只有重力做功的自由落體運動中，物體的重力勢能和動能互相轉化,但總的 保持不變若物體某時刻的瞬時速度為v，下落高度為h，則重力勢能的減少量為 ，動能的增加量為 ，看它們在實驗誤差允許的范圍內是否相等,若相等則驗證了機械能守恒定律（2）計算打第n個點時速度的方法：測出第n個點與相鄰前后點間的距離xn和xn1，由公式vn 或vn算出,如圖所示實驗器材鐵架臺(含鐵夾)，打點計時器， ，紙帶，復寫紙，導線， ，重物（帶紙帶夾)實驗步驟1.安裝、準備:按如圖裝置把打點計時器安裝在鐵架臺上，用導線把

2、打點計時器與學生電源連接好把紙帶的一端用夾子固定在重物上,另一端穿過計時器限位孔，用手豎直提起紙帶使重物?？吭?2打紙帶:先 ，后 ，讓重物帶著紙帶自由下落，這樣計時器就在紙帶上打下了一系列點，更換紙帶重復上述步驟做35次實驗3選紙帶：分兩種情況來說明 （1)用mv2mgh來驗證時，應選點跡清晰,且1、2兩點間距離小于或接近2 mm的紙帶若1、2兩點間的距離大于2 mm，這是由于先釋放紙帶,后接通電源造成的這樣，第1個點就不是運動的起始點了，這樣的紙帶不能選(2)用mvmvmgh驗證時，由于重力勢能的相對性,處理紙帶時，應選擇適當?shù)狞c作為基準點,這樣紙帶上打出的第1、2兩點間的距離是否為2 m

3、m就無關緊要了,所以只要后面的點跡清晰就可選用4數(shù)據(jù)處理：數(shù)據(jù)處理的基本方法有方法一：用mv2mgh驗證時，利用起始點和第n點計算方法二：用mvmvmgh驗證時，任取兩點計算方法三：圖象法從紙帶上選取多個點,測量從第一點到其余各點的下落高度h，并計算各點速度的平方v2，然后以v2為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出v2h圖線若在誤差允許的范圍內圖線是一條過原點且斜率為g的直線，則驗證了機械能守恒定律【規(guī)律方法總結】1誤差分析（1）測量誤差:減小測量誤差的方法，一是測下落距離時都從0點量起,一次將各打點對應下落高度測量完，二是多測幾次取平均值（2）系統(tǒng)誤差:由于重物和紙帶下落過程中要克服阻力做功

4、，故動能的增加量ekmv必定稍小于重力勢能的減少量epmghn,改進辦法是調整安裝的器材，盡可能地減小阻力2注意事項（1）打點計時器要豎直：安裝打點計時器時要豎直架穩(wěn)，使其兩限位孔在同一豎直平面內，以減少摩擦阻力(2)重物應選用質量大、體積小、密度大的材料（3）應先接通電源,讓打點計時器正常工作，后松開紙帶讓重物下落(4）測長度,算速度：某時刻的瞬時速度的計算應用vn,不能用vn或vngt來計算思考：本實驗中如果有摩擦阻力作用，機械能還守恒嗎？能否通過平衡摩擦力來消除摩擦阻力引起的誤差？【基礎自查】1在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，要驗證的是重物重力勢能的減少量等于其動能的增加量,以下步驟僅

5、是實驗中的一部分，在這些步驟中多余或錯誤的有（ )a用天平稱出重物的質量b把打點計時器固定到鐵架臺上,并用導線把它和低壓交流電源連接起來c把紙帶的一端固定到重物上,另一端穿過打點計時器的限位孔,把重物提升到一定高度d接通電源,釋放紙帶e用停表測出重物下落的時間2在利用打點計時器驗證做自由落體運動的物體機械能守恒的實驗中 需要測量物體由靜止開始自由下落到某點時的瞬時速度v和下落高度h某小組的同學利用實驗得到的紙帶,共設計了以下四種測量方案，其中正確的是（ )a用刻度尺測出物體下落的高度h，并測出下落時間t，通過v = gt計算出瞬時速度v b用刻度尺測出物體下落的高度h，并通過v = 計算出瞬時

6、速度vc根據(jù)做勻變速直線運動時紙帶上某點的瞬時速度，等于這點前、后相鄰兩點間的平均速度，測算出瞬時速度v，并通過h = v2/2g計算出高度hd用刻度尺測出物體下落的高度h,根據(jù)做勻變速直線運動時紙帶上某點的瞬時速度，等于這點前、后相鄰兩點間的平均速度，測算出瞬時速度v 已知當?shù)刂亓铀俣葹間，使用交流電的頻率為f在打出的紙帶上選取連續(xù)打出的五個點a、b、c、d、e，如圖所示測出a點距離起始點o的距離為s0，a、c兩點間的距離為s1,c、e兩點間的距離為s2，根據(jù)前述條件，如果在實驗誤差允許的范圍內滿足關系式_，即驗證了物體下落過程中機械能是守恒的而在實際的實驗結果中,往往會出現(xiàn)物體的動能增加

7、量略小于重力勢能的減少量，出現(xiàn)這樣結果的主要原因是_【能力提升】一、對實驗原理與實驗步驟的考查解答實驗題時，首先應弄清實驗原理和誤差來源，然后針對具體題目進行全面分析只有從原理上著手,問題的解答才有依據(jù)，絕不能死記實驗步驟和注意事項 例1。在利用自由落體運動驗證機械能守恒定律的實驗中，電源的頻率為50 hz,依次打出的點為0、1、2、3、4、n.則：(1）如用第2點到第6點之間的紙帶來驗證，必須直接測量的物理量為_、_、_，必須計算出的物理量為_、_，驗證的表達式為_（2)下列實驗步驟操作合理的排列順序是_(填寫步驟前面的字母）a將打點計時器豎直安裝在鐵架臺上b接通電源,再松開紙帶，讓重物自由

8、下落c取下紙帶，更換新紙帶（或將紙帶翻轉)重新做實驗d將重物固定在紙帶的一端，讓紙帶穿過打點計時器,用手提著紙帶e選擇一條紙帶，用刻度尺測出物體下落的高度h1、h2、h3hn，計算出對應的瞬時速度v1、v2、v3vnf分別算出mv和mghn，在實驗誤差允許的范圍內看是否相等二、對實驗數(shù)據(jù)處理的考查實驗數(shù)據(jù)處理:1.公式法：要依據(jù)實驗原理正確選用公式 2.圖像法：依據(jù)實驗原理找出變量間的線性關系，畫出相應的函數(shù)圖像例2.在用打點計時器驗證機械能守恒定律的實驗中，使質量為m1.00 kg的重物自由下落，打點計時器在紙帶上打出一系列的點，選取一條符合實驗要求的紙帶如圖所示o為第一個點，a、b、c為從

9、合適位置開始選取的三個連續(xù)點（其他點未畫出）已知打點計時器每隔0。02 s打一個點，當?shù)氐闹亓铀俣葹間9.8 m/s2,那么：(1）紙帶的_端(填“左”或“右”）與重物相連；（2）根據(jù)圖上所得的數(shù)據(jù)，應取圖中o點到_點來驗證機械能守恒定律；（3)從o點到(2）問中所取的點，重物重力勢能的減少量ep_j，動能增加量ek_j(結果取三位有效數(shù)字) (4)實驗結論是_.變式1。某實驗小組利用圖1裝置做“驗證機械能守恒定律實驗，圖2是他們選擇的一條較理想的紙帶，o點是打點計時器打出的第一個點，計數(shù)點a、b、c、d、e、f是紙帶上相鄰的點他們測出了各點與o點的距離h后做出了必要的計算，測量和計算的記錄

10、見下表（計數(shù)點的速度用v表示）圖1圖2計數(shù)點abcdefh(cm）6.939.4712.415.7119.4123.49v(m/s)1。161.371。561。751。952。14v2(m2/s2)1。351。882。433。064。054.58（1）測量某點與o點距離h的記錄中不合理的一組是_(填寫計數(shù)點名稱）（2)計數(shù)點d、e、f與o點之間的距離分別是hd、he、hf表示,打點計時器的打點周期用t表示，則打下計數(shù)點e時紙帶的速度ve_（用符號表示），重物運動的加速度a_(用符號表示）（3)該小組的同學在坐標紙上建立如圖所示坐標系，標出了各組測量數(shù)據(jù)的坐標點，并在坐標系中畫出v2h圖線由圖線可以判斷計數(shù)點_的測量誤差較大（填寫計數(shù)點名稱）,據(jù)圖線得到重力加速