高中物理 7.9《实验：验证机械能守恒定律》同步导学案.doc

九、实验：验证机械能守恒定律 【要点导学】 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、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。因此重锤应选_（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。 【范例精析】 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,77.76cm,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 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 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。 【能力训练】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；edbchijmkfl4、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）。5、在验证机械能守恒定律的实验中，若以v2/2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出v2/2h图线_,才能验证机械能守恒定律；v2/2h图线的斜率等于_的数值。过原点的一条直线；重力加速度6、在本实验中，由于在运动的初始阶段计时器打出的一些点子模糊不清，故必须选择比较清楚的点作为测量起点。今所选的测量范围的第1点在米尺上的位置为x1,第4点在米尺上的位置为x2，第7点在米尺上的位置为x3，第10点在米尺上的位置为x4，。若下