《实验验证机械能守恒定律》学案(共7页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上第七章机械能守恒定律实验:验证机械能守恒定律学习目标1.理解实验的思路，明确测量的物理量.2.能正确地进行实验操作.3.会根据纸带测定下落的距离，掌握瞬时速度测量的方法.4.能根据实验数据得出实验结论.自主探究1.本实验的实验目的是通过研究物体下落过程中，能和能的变化来验证.2.实验原理:做自由落体运动的物体，设质量为m，下落高度为h时的速度为v，则减少的重力势能为，增加的动能为.若两个量在误差允许的范围内相等，就验证了机械能守恒定律.3.速度的测量:做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度等于.4.本实验中，用到的实验器材主要有打点计时器及学生电源、重物、带铁夹的铁架台、

2、导线.合作探究一、实验介绍1.实验目的:验证机械能守恒定律.2.实验原理:本实验验证自由落体运动情形下的机械能守恒.思考1:选择重物时，选轻一点的好还是重一点的好？为什么？思考2:本实验要不要测量垂物的质量？3.实验器材:铁架台、打点计时器、学生电源、纸带、复写纸、重物(带铁夹)、毫米刻度尺等.二、实验步骤1.按图安装实验器材，电源接46V学生电源.接通电源前，用手提升纸带至重物靠近打点计时器处.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2两次，打出3条纸带.4.取点迹清晰，且第一、二点间距离接近2mm的纸带进行测量.先将第一点记为0点，然后在纸带上任取5

3、个连续的点(或间隔点数相同的点)，如下图所示.5.验证0点到2点过程机械能守恒的方程为mgh2=m()2，其中t为1点到2点(或2点到3点)之间的时间间隔，如果在误差允许的范围内等式成立，实验就是成功的.同理，可以验证0点到3点过程、0点到4点过程的机械能是否守恒.6.拆下器材，放回原处思考3:对于实际获得的纸带，如何判定纸带上的第一个点就是纸带刚开始下落时打下的呢？三、数据处理与分析依据实验，采集整理以下信息:数据序号下落高度hn/m瞬时速度vn/(ms-1)减少的重力势能mghn/J增加的动能/J234思考4:验证机械能守恒时可以回避起始点吗(即处理纸带时可以不用到起始点吗)？我们可以选取

4、A、B两点，比较它们的机械能EA和EB.若以点B为0势能点，则有:.数据处理:h/mvA/(ms-1)vB/(ms-1)势能减少量Ep/J动能增加量Ek/J1234通过本实验，我们可以得到的结论:.思考5:如何测量物体的瞬时速度？探究讨论:速度能不能用v=或v=gt计算？图象法处理数据:误差分析1.偶然误差:测量长度时会带来误差.2.系统误差:实验中重物和纸带下落过程中要克服阻力(主要是打点计时器的阻力)做功，故动能的增加量Ek必定稍小于势能的减少量Ep.四、例题分析例1在“验证机械能守恒定律”的一次实验中，质量m=1kg的重物自由下落，在纸带上打出一系列的点，如图所示(相邻计数点时间间隔为0

5、.02s)，那么:(1)纸带的(用字母表示)端与重物相连；(2)打点计时器打下计数点B时，物体的速度vB=；(3)从起点P到打下计数点B的过程中物体的重力势能减少量Ep=，此过程中物体动能的增加量Ek=；(g取9.8m/s2)(4)通过计算，数值上EpEk(选填“”或“=”)，这是因为；(5)实验的结论是.例2在用打点计时器验证物体自由下落过程中机械能守恒的实验里，以下哪些步骤是必要的？请把它们选出，并将它们的字母代号按操作顺序填在后面横线上:.A.断开电源，取下纸带进行测量、记录B.将纸带固定在重物上，并把它穿过打点计时器，提升到一定高度C.接通电源，释放纸带D.用天平测出重物的质量E.把打

6、点计时器固定在支架上，并接在交流低压电源两端F.用停表测出重物下落的时间例3在用自由落体运动做“验证机械能守恒定律”实验中，用天平称得重物的质量为0.5kg，所用电源的频率为50Hz，某同学通过正确的实验操作得到了一条理想的纸带.纸带上打出的点如图所示(纸带上的O点是第一个打印点，A、B、C、D、E分别是每打两个点的时间作为计时单位取的计数点，图中数据单位为毫米)，已知当地的重力加速度为9.8m/s2.选择B点为初始点，D点为终点，则从打下B点到打下D点的过程中，重物的重力势能的减少量为J，重物动能的增加量为J.课堂检测1.本实验中，除铁架台、夹子、低压交流电源、纸带和重物外，还需选用的仪器是

7、()A.停表B.刻度尺C.天平D.打点计时器2.在验证机械能守恒定律的实验中，由于打点计时器两限位孔不在同一竖直线上，使纸带通过时受到较大阻力，这样的结果会有()A.mghmv2B.mgh有机械能损失(5)在误差允许范围内，重物下落时机械能守恒例2EBCA例30.9140.909课堂检测1.BD2.A3.C4.解析:(1)由vB=，EkB=，EpB=mghOB得:vB=0.59m/s，EkB0.17J，EpB0.17J.在实验误差允许的范围内，重物动能的增加等于重物重力势能的减少.(2)由mv2=mgh，得v2=gh，所以h的图象应是一条过原点的倾斜的直线，直线斜率等于g，故C图正确.答案:(1)0.59m/s0.17J0.17J在实验误差允许的范围内，重物动能的增加等于重物重力势能的减少(2)C5.解析:(1)利用平均速度等于这段时间中点时刻的瞬时速度的公式，可求出v2=m/s=1.50m/s，v5=m/s2.08m/s.又2、5两点间距h=0.108m，所以重力势能的减少量Ep=mgh1.06m J，动能的增加量Ek=1.04m J，比较两值近似相等，可认为机械能守恒定律成立.(2)因为存在摩擦阻力和空气阻力.改进方法:可使重物质量大些，体积小些，纸带不宜过长.答案:(1)见解析(2)见解析专心-专注-专业