高一物理新必修二学案 7.9 实验：验证机械能守恒定律

1、.7.9 实验：验证机械能守恒定律 学案人教版必修21实验目的与实验器材1实验的目的是：研究物体自由下落过程中_的变化，从而验证_定律2实验所需要的器材有：铁架台、铁夹、打点计时器、夹子、复写纸、刻度尺、_、_、_、_等2实验原理在只有_做功的自由落体运动中，物体的_和_互相转化，但总的机械能守恒即动能的_等于重力势能的_1假设以重物下落时的起点为基准，物体下落高度h时的速度为v，在误差允许的范围内，如计算出mv2mgh，机械能守恒定律即被验证2假设以重物下落过程中的某一点A为基准，设重物的质量为m，测出物体对应于A点的速度vA，再测出物体由A点下落h后经过B点的速度vB，那么在误差允许范围内

2、，由计算得出mvmvmgh，机械能守恒定律即被验证3测定第n点的瞬时速度的方法是：测出第n点前后两段相邻相等时间间隔T内下落的间隔 sn、sn1，由公式vn求出3数据处理1利用公式vn，计算出点1、点2、点3、的瞬时速度v1、v2、v3、.2要验证的是mv2_或mvmv_，只需验证v2gh或vvgh，因此_测量重物的质量m.验证：通过计算，看在误差允许的范围之内v与ghn是否相等或vv与ghmn是否相等【概念规律练】知识点一实验器材的选择和实验的操作1用自由落体法验证机械能守恒定律的实验中，以下物理量中需要测量的有A重物的质量B重力的加速度C重物下落的高度D与重物下落高度对应的重物的瞬时速度2

3、在验证机械能守恒定律的实验中：1从以下器材中选出实验所必需的，其编号为_A打点计时器包括纸带 B重物C天平 D毫米刻度尺E秒表 F运动小车2打点计时器的安装放置要求为_；开场打点计时的时候，应先_，然后再_3选择以下正确的实验步骤，并按次序排列为_A用天平测出重锤的质量B把打点计时器竖直地夹稳在铁架台上C接通电源，松开纸带D松开纸带，接通电源E用停表记下重锤下落的时间F取下纸带，重复上述实验3次G将纸带固定在重锤上，让纸带穿过打点计时器并用手提住，使重锤靠近打点计时器H选取理想纸带，对几个方便的点测量并计算，看mgh和mv2是否相等知识点二实验的原理3在某次验证机械能守恒定律的实验中，由于打点

4、计时器两限位孔不在同一条竖直线上，使纸带通过时受到了较大的阻力，那么结果Amgh>mv2 Bmgh<mv2Cmghmv2 D以上都不可能4某同学在做“验证机械能守恒定律的实验时，不慎将一条选择好的纸带的前面部分损坏了，剩下的一段纸带上各点间的间隔 ，他测出并标在纸带上，如图1所示打点计时器打点的周期T0.02 s，重力加速度g取9.8 m/s2.图11利用纸带说明重物通过第2、5两点时机械能守恒2分别说明为什么得到的结果是重力势能的减少量略大于动能的增加量？【方法技巧练】实验数据的处理方法5在“验证机械能守恒定律的实验中，根据纸带算出各点的速度v，量出下落间隔 h，那么以v2为纵轴

5、，以h为横轴，画出的图线应是以下图中的6在“验证机械能守恒定律的实验中，打点计时器所用电源的频率为50 Hz，查得当地的重力加速度g9.80 m/s2，某同学选择了一条理想的纸带，用刻度尺测量时各计数点对应刻度尺上的读数如图2所示，图中O点是打点计时器打出的第一个点，A、B、C、D分别是每两个点取出的计数点根据以上数据，可知重物由O点运动到B点时图21重力势能的减少量为多少？2动能的增加量是多少？3根据计算的数据可得出什么结论？产生误差的主要原因是什么？参考答案课前预习练11动能与势能机械能守恒2低压交流电源重物纸带导线2重力动能势能增加量减少量32mghmgh不需要课堂探究练1CD21A、B

6、、D2底板要竖直给打点计时器通电释放重物3B、G、C、F、H解析1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：A、B、D.注意因mghmv2，故m可约去，不需要用天平2打点计时器安装时，底板要竖直，这样才能使重物在自由落下时，受到的阻力较小，开场记录时，应先给打点计时器通电，然后再释放重物，让它带着纸带一同落下3正确的实验步骤应该为B、G、C、F、H.3A4见解析解析1v2 m/s1.55 m/sv5 m/s2.08 m/sEkmvmv0.96m而Epmgs25m×9.8×3.33.64.0×1021.07m故在系统误差允许的范围内重物通过第2、5两点时机械能守恒2不难看出Ep>Ek，这是因为重物下落的过程中除了受到空气阻力的作用外，还受到纸带和限位孔间摩擦阻力的作用5C根据机械能守恒定律有：mghmv2，v22gh，所以v2与h成正比例关系，函数图象是一条过原点的直线，C正确点评图象法的应用必须与函数关系式相结合使用，才能充清楚确图象与函数之间的关系及图象的形状611.911m21.89m 3见解析解析1重力势能的减少量为Ep减mghOBm×9.8×0.1951.911m2重物下落到B点时的速度vB m/s1.944 m/s所以重物从O点下落到B点动能的增加量为Ek增mvm×