八 验证 机械能守恒定律
人教版高二物理必修第二册第八章《实验验证机械能守恒定律》
3、vn
hn1hn1 2T
本次试验求速度的方法！！！
2.测定第n个点的瞬时速度的方法是： 如图所示测出第n个点的相邻前、后两段相等时间 T内下落的距离sn和sn+1，
O
n
dn-1
sn
sn+1
dn
dn+1
由公式
vn
sn sn1 2T
算出。
（1）按照课本所示装置安装打点计时器
由公式
，或由
。
2.在重锤带动纸带自由下落，用打点计时器 验证机械能守恒的实验时，打点计时器打出 的纸带如下图所示．重锤的质量用m表示， 根据纸带上的数据，重锤在B点的动能是 __2_._4_7m__(J_)_，重锤在E点的动能是 3.94m(J) 在 上述过程中，重锤重力势能变化是 1_.4_8_m_(_J_) ．（记数点A、B、C……F均为相邻 的打点）
h
本实验要不要测量物体的质量？ 如 须果要实知验 道m要 物g求 体h？计 的= 算质21 势量m能。v 2和动无能需的测具32154g量体h物数=体据21的v，质2那量就必 2本（由（第能（计打（ 第实测由（（按 （测（（本（由通由 第能由（（（本（中测（请如（根秒根第能打、次1公52应3算点61验定公35如3定33次3公过公2应公536次6间定6同图5据表据2应点） ） 种 ） ）种 ） ） ） ） ） ） 种 ） ） ） ） ） ） 种物试 式 该 物 计 的 第 式 下第 试 式 测 式该 式 试 时 第 学 所 公 、 公 该 计体按更方接整 方接更接接接接方更接整整整更方验是体时结n实 n验量是验刻n们示式天式是时的照换法通理 法个通换通个通通通法换通理理个理换法求减的器果验 求计减求的完测平减器选课纸认电器 是点电纸电点电电电认纸电器器点器纸认速少速、受步 速算少速瞬成出、少、择本带为源材 根的源带源的源源源为带源材材的材带为度的度纸阻骤 度发的度时以第低的纸，，，， ，有所，加，， 据瞬，，，瞬，，，加，，，，瞬，，加的，，带力进 的现，的速下压，带n或或或或 或什示重速待使 机时待重待时待待待速重待使使时使重速个方故可、影行 方，故方度填直故、由由由由 由算算么装复度计器 械速计复计速计计计度复计器器速器复度点法这有复响实 法动这法与空流这复出出要 置 以 为 时 材能 度 时 以 时 度 时 时 时 为 以 时 材 材 度 材 以 为的！种三写重验！能种！这：电种写起起求安上器复 守的器上器的器器器上器复复的复上ggg相方种纸物增方段源方纸，，，始始？装步工位 恒方工步工方工工工步工位位方位步邻法方、的加法时法、由由由点点打骤作定法作骤作法作作作骤作法骤前也法重质量也间也重于于于与与点稳律是稳稳是稳稳稳稳是、不物量总不上不物各各各第第计定得：定定：定定定定：后能、不是能的能、种种种二二时后到后后后后后后两用刻必稍用平用刻摩摩摩个个器释的释释释释释释段度测小均度擦擦擦点点放，放放放放放放相尺量于速尺阻阻阻纸而纸纸纸纸纸纸等、多重度、力力力带我带带带带带带时铁做力的铁不不不们间架几势数架可可可的T台次能值台避避避内目（反减相（免免免下的带复少等带，，，落就铁验量铁所所所的是夹证，夹以以以距验）这）实实实离证、是、际际际s机n学怎学加加加和械生么生速速速s能n电回电度度度+守1源事源必必必，恒等？等将将将定。。小小小律于于于，ggg所，，，以这这这不样样样能将将将用得得得。到 到 到机机机械械械能能能增增增加加加的的的结结结论论论，，，有有有阻阻阻力力力作作作用用用机机机械械械
实验验证机械能守恒定律(课件)-高中物理同步备课(人教版2019必修第二册)
(3)在打点0~5过程中系统动能的增加量△EK=________J，系统重力势能的减少量
0.60
在误差允许的范围内m1、m2组成的系统机械能守恒
△Ep=____J，由此得出的结论是：_____________________________________________。
(4)若某同学作出
带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为
hA、hB、hC。已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。设
重物的质量为m。从打О点到打B点的过程中，重物的重力势能变化量
−
－mghB
(
)
△Ep=__________，动能变化量△E
K=______________。
01
实验思路
一、实验思路
1. 自由下落的物体只受到重力作用，满足机械能守恒的条件。
2. 物体沿光滑斜面下滑时，虽然受到重力和斜面的支持力，但支持力与
物体位移方向垂直(如图)，对物体不做功，这种情况也满足机械能守恒
的条件。
3. 用细线悬挂的小球摆动时，细线的拉
力与小球的运动方向垂直，对小球不做
功。如果忽略空气阻力，这个过程中只
下四种测量方案:
a．用刻度尺测出重物下落的高度h，并(测出下落时间t，通过v=gt计算出瞬时速度v)。
b．用刻度尺测出重物下落的高度h，并通过 =
计算出瞬时速度v。
c．根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度，
测算出瞬时速度v、并通过 =
计算出高度h，
A．选用质量较大的重物，使重物和纸带所受的重力远大于它们所受的阻力
B．应选用质量较小的重物，使重物的惯性小一些，下落时更接近于自由落体运动
7.8实验：验证机械能守恒定律
图5－6－1
学案12
三．实验器材
铁架台(带铁夹)、电磁打点计时器、重锤 (带纸带夹子)、纸带、复写纸、导线、毫 米刻度尺、低压交流电源(4～6 V).
图5－6－2
学案12
四．实验步骤
(1)安装：将打点计时器固定在铁架台上；用 导线将打点计时器与低压交流电源相连接． (2)接电源，打纸带：把纸带的一端在重物上 用夹子固定好，另一端穿过打点计时器的限 位孔，用手提着纸带使重物停靠在打点计时 器附近，接通电源，待打点稳定后松开纸带， 让重物自由下落．重复几次，打下3～5条纸 带．
名师解疑
分类例析
课堂对点演练
活页规范训练
(6)由 xBC－xAB＝g1T2 可得：g1＝9.50 m/s2. 由 xCD－xBC＝g2T2 可得：g2＝9.75 m/s2. g1＋g2 ＝ ＝9.63 m/s2. 2 答案 (1)天平 (2)先接通电源，后释放纸带 (3)2 (4)6.88m J
(5)6.85m J
能守恒定律的实验中，质量m＝1.00 kg的重物自 由下落，打点计时器在纸带上打出一系列点．如 图5－6－3所示为选取的一条符合实验要求的纸 带，O为第一个点(速度恰好为零)，每两个计数点 之间还有四个点未画出，选连续的3个计数点A、 B、C作为测量的点，如图所示，经测量知道A、 B、C各点到O点的距离分别为50.50 cm、86.00 cm、130.50 cm.已知打点计时器每隔0.02 s打一次 点，当地的重力加速度g＝9.80 m/s2.
学案12
3、注意事项 （1）、安装电火花计时器时，应使纸带、限位 孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力． （2）、实验时，应保持提纸带的手不动，待接 通电源，让打点计时器正常工作后再松开纸 带让重物下落，以保证打第一点时重物开始 下落． （3）、选取纸带时，本着点迹清晰且第一、二 两点间的距离接近2 mm的原则．若1、2点间 距大于2mm，这是由于先释放纸带后接通电 源造成的，第一个点不是运动起始点，纸带 一般不用。
实验验证机械能守恒
①对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是_A__B_____． A．重物选用质量和密度较大的金属锤 B．两限位孔在同一竖直面内上下对正 C．精确测量出重物的质量 D．用手托稳重物，接通电源后，撤手释放重物
(4)大多数的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因_C___． A．利用公式v＝gt计算重物速度 B．利用公式v＝ 计算重物速度 C．存在空气阻力和摩擦阻力的影响 D．没有采用多次实验取平均值的方法
(5)某同学想用下述方法研究机械能是否守恒：在纸带上选取多个计数点，测量 它们到起始点O的距离h，计算对应计数点的重物速度v，描绘v2—h图象，并做如下 判断：若图象是一条过原点的直线，则重物下落过程中机械能守恒．请你分析论证
②某实验小组利用上述装置将打点计时器接到50 Hz的交流电源上，按正确操作得到 了一条完整的纸带，由于纸带较长，图中有部分未画出，如图所示，纸带上各点是打点 计时器打出的计时点，其中O点为纸带上打出的第一个点．重物下落高度应从纸带上计时 点间的距离直接测出，利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有__B_C_____．
●注意事项
1．打点计时器要竖直：安装打点计时器时要竖直架稳，使其两限位孔在同一
竖直平面内以减少摩擦阻力．
2．重物密度要大：重物应选用质量大、体积小、密度大的材料．
3．一先一后：应先接通电源，让打点计时器正常工作，后松开纸带让重物下
落．
4．测长度，算速度：某时刻的瞬时速度的计算应用vn＝
vn＝
或vn＝gt来计算.
②利用纸带数据，根据 mgh＝12mv2 即可验证机械能守恒定 律．要从纸带上测出重物下落的高度并计算出对应的速度，选项 A、 D 的条件中，下落高度与所能计算的速度不对应；选项 B 的条件符 合要求，可以取重物下落 OC 时处理；选项 C 中，可以求出 C、F 点的瞬时速度，又知 C、F 间的距离，可以利用12mv22－12mv21＝mgΔh 验证机械能守恒定律．
高中物理第八章机械能守恒定律5实验：验证机械能守恒定律课后作业含解析
实验:验证机械能守恒定律限时:45分钟一、单项选择题1．利用如图所示装置进行验证机械能守恒定律的实验时，需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h，某班同学利用实验得到的纸带，设计了以下四种测量方案，其中最合理的是(D）A．用刻度尺测出物体下落高度h,并测出下落时间t，通过v＝gt计算出瞬时速度vB．用刻度尺测出物体下落的高度h,并通过v＝错误!计算出瞬时速度C．根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度,测算出瞬时速度，并通过h＝错误!计算出高度hD．用刻度尺测出物体下落的高度h,根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度,等于这点前后相邻两点间的平均速度,测算出瞬时速度v解析：选项A、B、C中用匀变速直线运动公式求v及h，这样得到的v、h不是实验直接测量数据,不能达到验证机械能守恒定律的目的．2．在“验证机械能守恒定律"的实验中，下列说法正确的是（D）A．实验中不需要天平和刻度尺B．实验时应先放开纸带，再接通电源C．打点计时器应接在电压为4~6 V的直流电源上D．测量下落高度时,选取的各点应距起始点适当远一些解析：实验中不需要测量物体的质量，因此不需要天平,但需要测量纸带上计数点之间的距离，因此需要刻度尺,选项A错误;实验时应先接通电源，后放开纸带，选项B错误；打点计时器应接在交流电源上,选项C错误；为减小偶然误差，选取的各点应距起始点适当远一些，选项D正确．3．在研究重物自由下落过程中机械能守恒的实验中，得到如图所示的一条纸带，该纸带上最初打出的几个点不清楚,纸带上留下的是后面的一些点．算出打下B、C两点时重物的速度分别是v B、v C，测得B、C两点间的距离为h，那么验证机械能守恒的表达式可写为（B)A．gh＝v2C－v2B B．gh＝错误!v错误!－错误!v错误!C．v C＝v B＋gT D．v错误!＋v错误!＝2gh解析：从B运动到C的过程中，重力势能的减少量为ΔE p ＝mgh，动能的增加量为ΔE k＝错误!mv错误!－错误!mv错误!，所以验证机械能守恒的表达式为mgh＝错误!mv错误!－错误!mv错误!，即gh＝错误! v2，C－错误!v错误!，选项B正确．4．在利用打点计时器和重物做“验证机械能守恒定律"的实验时，下列说法正确的是（C)A．重物的质量必须测出才能完成验证实验B．选取纸带时必须挑选第一、二两点间距离接近2 mm的纸带C．处理数据时可以避开纸带上初始时较密集的几点，选择后面合适的两点进行测算与验证D．利用图像法处理实验数据时,应在坐标系中画出v－h图像解析：由“验证机械能守恒定律”的实验原理及数据处理方法可知,选项C正确．5．在做“验证机械能守恒定律"的实验时，发现重物减少的重力势能总是略大于重物增加的动能，造成这种现象的原因是（C）A．选用的重物质量过大B．选用的重物质量过小C．空气对重物的阻力和打点计时器对纸带的阻力D．实验时操作不规范，实验数据测量不准确解析：造成题中所述误差的主要原因是来自于各方面的阻力，选项C正确．二、多项选择题6．在“验证机械能守恒定律”的实验中,有关重物的质量，下列说法中正确的是（AC)A．应选用质量较大的重物，使重物和纸带所受的重力远大于它们所受的阻力B．应选用质量较小的重物，使重物的惯性小一些，下落时更接近于自由落体运动C．不需要称量重物的质量D．必须称量重物的质量,而且要估读到0.01 g解析：本实验的原理是利用重物自由下落验证机械能守恒定律，因此重物的质量应取得大一些，使重物和纸带所受的阻力与重物所受的重力相比可以忽略不计，从而保证重物和纸带做自由落体运动，选项A正确，B错误；重物下落过程中机械能守恒,设重物的质量为m，下落距离h时的速度为v，则有错误! mv2＝mgh，故有v2＝2gh，分别计算对应的v2和2gh,即可验证机械能守恒定律是否成立，不需要测量重物的质量，故选项C 正确，D错误．7．用自由落体运动“验证机械能守恒定律”，就是看12mv错误!是否等于mgh n，计数点的编号为0、1、2、…、n。
8.5 实验：验证机械能守恒定律 课件-2023年高一下学期物理人教版(2019)必修第二册
课外拓展
（1）从纸带上打下计数点5时的速度v=__2_.4__m/s；
（2）从打下第“0”点到打下第“5”点的过程中系统动能
的增量△Ek=__0_.5_8__J，系统势能的减少量△EP=__0_.6_0__J ；
（当地的重力加速度g取10m／s2）
（3）若某同学作出
1 2
v2—h图象如图所示，则当地的重力加
在距离O点较近处选择几个连续的计数点，并计算出各点的速度值
E.测出各计数点到O 点的距离，即得到重锤的下落高度
F.计算出mghn和
1 2
mvn2，看两者是否相等
五、【应用规律，反思改进】
在以上步骤中，不必要的步骤是____A____； 有错误或不妥的步骤是____B_C__D_F_____。（填写代表字母） 更正情况是： ①_B__中__手__应__抓___住__纸__带__末___端__，__让__重___锤__尽__量__靠___近__打__点__计__时___器__； ②_C__中__应__先___接__通__电__源___，__再__松__开___纸__带______________________； ③_D__中__应___选__取__离__O__点__较__远___的__点___________________________；
重物自由下落的高度h及对应的瞬时速度v，
计算出重物减少的重力势能mgh和增加的动能
1 2
mv2 ，然后进
行比较，如果两者相等或近似相等，即可验证重物自由下落
过程中机械能守恒。请根据实验原理和步骤完成下列问题：
五、【应用规律，反思改进】
(1)关于上述实验，下列说法中正确的是____B_C___. A.重物最好选择密度较小的木块 B.重物的质量可以不测量 C.实验中应先接通电源，后释放纸带 D.可以利用公式 v＝ 2gh来求解瞬时速度
7.9实验：验证机械能守恒定律
⑥ 整理器材，使器材复位
探究一
本实验要不要测量物体的质量？ 1 mgh = 2 mv 2 1 2 gh = 2 v
无需测量物体的质量 如果实验要求计算势能和动能的具体 数据，那就必须要知道物体的质量。
探究二
起始点
如何选理想的纸带？ 1 2 gh = 2 v
1 mgh = 2 mv 2
h 纸带上的第一个点为计时起点0 （起始点的速 度应该为零，即打点计时器在纸带上打下第一个点 时纸带刚开始下落）。 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？ 1 1 x = 2 gt2 = 2×9.8×0.022m ≈2×10-3m = 2 mm
2、本实验要不要测量物体的质量？ 1 mgh = 2 mv 要求计算势能和动能的具体 数据，那就必须要知道物体的质量。
3、安装打点计时器时，应注意什么问题？ 计时器平面与纸带限位孔调整在竖 直方向，计时器要稳定在铁架台上，并 将计时器伸出桌外。 这样做的目的是什么? 减小纸带与限位孔的摩擦带来的实验 误差；保证重物有足够的下落空间，以便 在纸带上能够打出较多的点，有利于进行 计算．
h1
h2
h3
v3=
h4 h2 2t
h4
做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速 度，等于相邻的前后两点间的平均速度。
思
考
这种方法是根据机械能守恒定律得 到的，而我们的目的就是验证机械 能守恒定律，所以不能用。
速度能不能用 v = 2gh 或 v = gt 计算？
这种方法认为加速度为g ，由于各种摩擦阻力 不可避免，所以实际加速度必将小于g，这样 将得到机械能增加的结论，有阻力作用机械能 应该是减少的，故这种方法也不能用。
4、实验时，接通电源和释放纸带的顺序 怎样？
8.5实验：验证机械能守恒定律(解析版)
8.5实验：验证机械能守恒定律【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【知识要点】一、实验原理1．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mgh，增加的动能为mv2/2。
若两个量在误差范围内相等，就验证了机械能守恒定律。
2．测定第n点的瞬时速度的方法是：物体做匀变速直线运动的纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度。
3.如图所示为实验中得到的纸带，各段距离的测量数据在图中标出，设相邻计数点间的时间为T，则纸带上n点的瞬时速度的计算表达式为：二、实验器材铁架台(带铁夹)、电火花计时器、重物(带夹子)、纸带、复写纸、导线、毫米刻度尺、低压交流电源(4 V～6 V).三、实验步骤1．按照实验装置图，先将打点计时器竖直的固定在铁架台上，用导线把打点计时器与学生电源连接好。
2．把纸带的一端在重锤上用夹子固定好，另一端穿过打点计时器两个限位孔，用手竖直提起纸带，使重锤停靠在打点计时器附近。
3．先接通电源打点，后释放纸带，让重物自由落下，纸带上打下一系列点。
4．换上新纸带，重复实验几次。
得到3-5条打好点的纸带。
5．在打好的纸带中挑选第一、二两点间距接近2mm ，且点迹清晰的一条纸带。
在起始点标上0，并在纸带上清晰的点开始连续选取几个计数点标为1、2、3、4，并用刻度尺测量出各点到0点的距离为对应下落的高度h 1、h 2、h 3、h 4。
如图所示。
四、数据处理1．计算各点对应的瞬时速度：根据公式v n ＝h n ＋1－h n －12T ，计算出1、2、3、……、n 点的瞬时速度v 1、v 2、v 3、……、v n .2．机械能守恒验证：方法一：利用起始点和第n 点．从起始点到第n 个计数点，重力势能减少量为mgh n ，动能增加量为12m v 2n ，计算gh n 和12v 2n ，如果在实验误差允许范围内gh n ＝12v 2n ，则机械能守恒定律得到验证．方法二：任取两点A 、B .从A 点到B 点，重力势能减少量为mgh A －mgh B ，动能增加量为12m v 2B －12m v 2A ，计算gh AB和12v 2B －12v 2A ，如果在实验误差允许范围内gh AB ＝12v 2B －12v 2A ，则机械能守恒定律得到验证．方法三：图像法．计算各计数点12v 2，以12v 2为纵轴，以各计数点到第一个点的距离h 为横轴，根据实验数据绘出12v 2－h图线(如图)．若在误差允许范围内图像是一条过原点且斜率为g 的直线，则验证了机械能守恒定律．五、注意事项1．选用质量和密度较大的重物，减小阻力对实验的影响。
2020-2021学年物理人教版第二册教案：第8章5.实验：验证机械能守恒定律含解析
2020-2021学年新教材物理人教版必修第二册教案：第8章5.实验：验证机械能守恒定律含解析5.实验：验证机械能守恒定律实验目标：1.理解验证机械能守恒定律的原理。
会设计实验方案，确定需要测量的物理量，采用正确的方法测量相关的物理量。
2。
能够控制实验条件，正确进行实验操作，获取物体下落的高度和速度大小等数据，会分析动能增加量小于重力势能减少量的原因，并采取相应措施,减小实验误差。
3.树立实事求是的科学态度、培养认真严谨的科学精神。
一、实验思路1．实验目的(1)验证机械能守恒定律。
（2）进一步熟悉打点计时器（或光电门)的使用。
2．实验思路机械能守恒的前提是“只有重力或弹力做功”,因此设计实验时要考虑满足这一条件的情形.情形1:自由下落的物体只受到重力作用，满足机械能守恒的条件.情形2：物体沿光滑斜面下滑时，虽然受到重力和斜面的支持力，但支持力与物体位移方向垂直，对物体不做功,也满足机械能守恒的条件.二、物理量的测量根据重力势能和动能的定义，需要测量的物理量有物体的质量、物体所处位置的高度以及物体的运动速度.1．质量的测量:可用天平测量。
2．高度的测量：可用刻度尺测量.3．瞬时速度的测量（1)用打点计时器打下的纸带测量：测出打n点前、后相邻两段相等时间T内物体运动的距离x n 和x n＋1（或测出h n－1和h n＋1)，由公式v n＝错误!或v n＝错误!即可得到打n点时物体的瞬时速度，如图所示.说明：由匀变速直线运动的规律可知，物体某段时间中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度。
(2）用光电门测量：遮光条通过光电门时的瞬时速度等于遮光条通过光电门时的平均速度，则根据遮光条的宽度l和遮光时间Δt，可以算出物体经过光电门时的速度v＝错误!.三、数据分析方法1：计算物体在选定位置上动能与势能的和是否满足错误!mv错误!＋mgh2＝错误!mv错误!＋mgh1 ①方法2：计算重物在某两点间的动能变化和势能变化是否满足错误!mv错误!－错误!mv错误!＝mgh1－mgh2 ②若在误差允许范围内，等式①（或②）满足，即可验证机械能守恒。
验证机械能守恒定律实验报告
验证机械能守恒定律实验报告实验目的：通过验证机械能守恒定律，加深学生对机械能的理解，同时了解机械能在物理世界中的应用。
实验器材：万能表、弹簧、滑轮、导轨、硬面球、直尺、计时器、等。
实验过程：1、在实验中，导轨放置在水平面上，将硬面球从导轨上的一个点施加释放并推动它沿着导轨向下滑动。
2、在导轨的下端，将弹性绳串在滑轮上，另一端的质量用来拉起电子称的砝码。
滑轮与导轨成一定角度，以便将滑轮置于水平面上。
3、在实验中测定球的质量、导轨的高度、绳长和滑轮位置等参数，并保持它们不变。
4、在实验开始时，球被释放以后，开始向下运动，滑轮带动校圆表计时，球到达尽头时，将计时器停止。
5、使用万能表测量弹性绳的线性弹性系数k，并计算出系统的重量m和弹性势能量。
6、对于每个轨道高度和滑轮位置，分别重复实验三次以上，并记录下测量数据，包括球的起始速度和到达滑轮后的速度，以便计算机械能守恒。
7、将每个轨道高度和滑轮位置的结果平均并计算平均值、标准偏差和误差范围，然后与以理论值为基础的数值进行比较和分析。
实验原理：如果在重力势能和动能之间建立连续性，机械能守恒定律可以得到。
运动物体的机械能等于重力势能和动能之和：E = U + K物体的势能可以定义为位置的函数。
在重力作用下，势能可以表示为U = mgh。
动能则可以定义为对象的质量和速度的函数，即K = (mv^2)/2。
在物体被释放时，势能U会变为动能K。
由于机械能在过程中没有损失，因此最终机械能等于起始机械能。
E1 = E2这个原则适用于任何系统，可以在这个实验中验证。
实验结果：重力加速度g的实验值为9.79±0.88 m/s^2，经与理论值9.8m/s^2比较，误差范围在3.6%之内，因而可以认为实验误差较小。
机械能守恒定律在实验中被证实为正确的，证据包括重力势能与动能之间的连续性。
在实验中，实验值最大和最小测量误差（标准偏差）范围分别为5.7%和2.1%。
平均值的实验误差范围为3.1%。
高中物理【实验：验证机械能守恒定律
注意事项
1．应尽可能控制实验，满足机械能守恒的条件，这就要求尽量减小各种阻力的影 响，采取的措施有：
(1)安装打点计时器时，必须使两个限位孔的中线严格竖直，以减小摩擦阻力。
(2)应选用质量和密度较大的重物，增大重力可使阻力的影响相对减小，增大 密度可以减小体积，使空气阻力减小。
2．实验中，提纸带的手要保持不动，且保证纸带竖直。接通电源后，等打点计时 器工作稳定再松开纸带。
实验器材
铁架台带铁夹、打点计时器、重物带纸带夹子、纸带、复写纸、导线、毫 米刻度尺、低压交流电源。
实验步骤
1．安装置：按如图 8.5-2 所示将检查、调整好的打点计时器竖 直固定在铁架台上，接好电路。
2．打纸带：将纸带的一端用夹子固定在重物上，另一端穿过打 点计时器的限位孔，用手提着纸带使重物静止在靠近打点计 时器的地方。先接通电源，后松开纸带，让重物带着纸带自 由下落。更换纸带重复做 3～5 次实验。
(2)某同学做“验证机械能守恒定律”的实验时，打下的一条纸带如图 8.5-5 所示，0 点为起始点，测得 3 点、6 点、9 点与第一点 0 间的距离分别为 hA＝1.75 cm，hB＝7.00 cm，hC＝15.70 cm，交流电的周期是 0.02 s，当地的 重力加速度 g＝9.8 m/s2，设重物的质量是 m＝1.00 kg，则从 0 点到 6 点，重 物的动能增量 ΔEk＝_____J，重物重力势能减少量 ΔEp＝_____J。(均保留两 位有效数字)
×0.5×(2.91)2 J≈2.12 J，动能增加量 ΔEk＝EkD－0＝2.12 J。因为存在阻力作 用，所以减小的重力势能大于动能的增加量。
(3)根据表达式 mgh＝12mv2，则有 v2＝2gh；当 v2-h′图像的斜率为重力 加速度的 2 倍时，即可验证机械能守恒，而图像的斜率 k＝10.306.－255.48＝19.52； 因此能粗略验证自由下落的物体机械能守恒。
8.5实验：验证机械能守恒定律教学课件2021学年高一下学期物理人教版(2019)必修第二册
2.(2020·滕州高一检测)利用自由落体运动可测量重力加速度。有两组同学 分别利用下面甲、乙两种实验装置进行了实验,其中乙图中的M为可恢复簧片,M 与触头接触,开始实验时需要手动敲击M断开电路,使电磁铁失去磁性释放第一 个小球,当前一个小球撞击M时后一个小球被释放。
(1)下列说法正确的有________。
原点且斜率为g的直2 线,则验证了机械能守恒定律。
【思考·讨论】 (1)实验完毕如何选取纸带? (科学思维) 提示:应选用长度60 cm左右、点迹清晰的纸带进行测量。 (2)测量速度时能否用公式vt=gt计算?为什么? 提示:不能。因为这成了用机械能守恒定律验证机械能守恒。
误差分析 1.在进行长度测量时,测量及读数不准造成偶然误差。 2.系统误差的主要来源是重物下落要克服阻力做功,部分机械能转化成内能,下 落高度越大,机械能损失越多,所以实验数据出现了各计数点对应的机械能依次 略有减小的现象。 3.由于交流电的周期不稳定,造成打点时间间隔变化而产生系统误差。
时刻
t2
t3
t4
t5
速度(m·s-1)
4.99
4.48
3.98
(1)由频闪照片上的数据计算t5时刻小球的速度v5=______m/s; (2)从t2到t5时间内,重力势能增加量ΔEp=________J,动能减少量 ΔEk=________J; (3)在误差允许的范围内,若ΔEp与ΔEk近似相等,则验证了机械能守恒定律。 由上述计算得ΔEp________(选填“>”“<”或“=”)ΔEk,造成这种结果的主 要原因是__ __。
5.实验:验证机械能守恒定律
一、实验目的 会用打点计时器验证机械能守恒定律的原理和方法。
二、实验器材 铁架台(带铁夹)、电磁打点计时器、重物(带夹纸带的夹子)、纸带、复写纸、
实验8 验证机械能守恒定律(考点解读)-2021年高考物理一轮复习实验专题考点全析
实验8 验证机械能守恒定律➢ 要点梳理 一、实验目的 验证机械能守恒定律。
二、实验原理1.在只有重力做功的自由落体运动中，物体的重力势能和动能互相转化，但总的机械能保持不变。
若物体某时刻瞬时速度为v ，下落高度为h ，则重力势能的减少量为mgh ，动能的增加量为221mv ，看它们在实验误差允许的范围内是否相等，若相等则验证了机械能守恒定律。
2.速度的测量：做匀变速直线运动的纸带上某段位移中间时刻的瞬时速度等于这段位移之间的平均速度。
计算打第n 个点速度的方法：测出与第n 个点相邻前后点间的距离 x n 和，由公式v n =或v n =算出，如图所示。
三、实验器材铁架台(含铁夹)、打点计时器、学生电源、纸带、复写纸、导线、毫米刻度尺、重物(带纸带夹)。
四、实验过程1.安装置：如图所示将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上，接好电路。
2.打纸带：将纸带的一端用夹子固定在重物上，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方。
先接通电源，后松开纸带，让重物带着纸带自由下落。
更换纸带重复做3~5次实验。
3.选纸带：(1)用=mgh n验证时，应选点迹清晰，且第1、2两点间距离小于或接近2 mm的纸带。
若第1、2两点间的距离大于2 mm，这是由先释放纸带后接通电源造成的。
这样，第1个点就不是运动的起始点了，这样的纸带不能选。
(2)用=mgΔh验证时，由于重力势能的相对性，处理纸带时，选择适当的点为基准点，这样纸带上打出的第1、2两点间的距离是否大于2 mm就无关紧要了，所以只要后面的点迹清晰就可选用。
五、实验数据处理1.测量计算在起始点标上0，在以后各计数点依次标上1、2、3……，用刻度尺测出对应下落高度h1、h2、h3……。
利用公式v n=计算出点1、点2、点3……的瞬时速度v1、v2、v3……。
2.验证守恒方法一：利用起始点和第n点计算。
代入gh n和，如果在实验误差允许的条件下，gh n=，则验证了机械能守恒定律。
验证机械能守恒定律实验报告数据
验证机械能守恒定律实验报告数据实验目的：验证机械能守恒定律实验原理：机械能守恒定律是指在没有外力做功和无能量损失的情况下，一个物体的机械能保持不变。
机械能包括动能和势能两部分，动能是物体由于运动而具有的能量，势能是物体由于位置而具有的能量。
机械能守恒定律的数学表达式为：E1=E2，其中E1是物体在初始状态下的机械能，E2是物体在最终状态下的机械能。
实验材料和装置：1.一根光滑的斜面2.一个小车3.一个万能计时器4.一组标尺5.一组测量重量的天平实验步骤：1.将斜面倾斜固定在实验台上，并调整斜面的角度，使其形成一个合适的斜度。
2.在斜面上放置一个小车，并确保小车能够顺利地滑下斜面。
3.使用万能计时器测量小车从斜面顶端滑到底端的时间t。
4.使用标尺测量小车滑下斜面的高度h。
5.使用天平测量小车的质量m。
实验数据记录：斜面的角度：30°时间t：3.5秒高度h：1.2米质量m：0.5千克实验结果计算：首先计算小车滑下斜面的平均速度v，公式为：v=h/t v=1.2/3.5≈0.343m/s然后计算小车的动能E1，公式为：E1=0.5*m*v^2E1=0.5*0.5*(0.343)^2≈0.058J接下来计算小车在底端的势能E2，公式为：E2=m*g*h 其中g为重力加速度E2=0.5*9.8*1.2≈5.88J最后比较E1和E2的值：E1≈0.058JE2≈5.88J结论：根据实验数据和计算结果可得出结论：小车在滑下斜面的过程中，动能E1和势能E2的数值不相等，因此机械能守恒定律不成立。
这可能是由于实验中存在能量损失，例如摩擦力的作用导致机械能的损失。
第八章5实验验证机械能守恒定律
5 实验：验证机械能守恒定律[学习目标] 1.明确验证机械能守恒定律的基本思路并能进行相关量的测量(重点)。
2.能正确进行实验操作，分析实验数据得出结论，能定性分析产生误差的原因(重难点)。
一、实验思路机械能守恒的前提是“只有重力或弹力做功”，因此研究过程一定要满足这一条件。
本节实验我们以只有重力做功的过程进行研究。
二、物理量的测量及数据分析只有重力做功时，只发生重力势能和动能的转化。
(1)要验证的表达式：12m v 22＋mgh 2＝12m v 12＋mgh 1或12m v 22－12m v 12＝mgh 1－mgh 2。
(2)所需测量的物理量：物体所处两位置之间的高度差、物体的运动速度。
三、参考案例案例1 研究自由下落物体的机械能 1．实验器材铁架台(带铁夹)、打点计时器、重物(带夹子)、纸带、复写纸(或墨粉纸盘)、导线、刻度尺、交流电源。
2．实验步骤(1)安装装置：按图甲所示把打点计时器安装在铁架台上，用导线把打点计时器与电源连接好。
(2)打纸带：在纸带的一端把重物用夹子固定好，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手竖直提起纸带使重物停靠在打点计时器附近。
先接通电源后释放纸带，让重物拉着纸带自由下落。
重复几次，得到3～5条打好点的纸带。
(3)选纸带并测量：选择一条点迹清晰的纸带，确定要研究的开始和结束的位置，测量并计算出两位置之间的距离Δh 及在两位置时纸带的速度，代入表达式进行验证。
3．数据处理(1)计算各点对应的瞬时速度：如图乙所示，根据公式v n ＝h n ＋1－h n －12T，计算出某一点的瞬时速度v n 。
(2)验证方法方法一：利用起始点和第n 点。
选择开始的两点间距接近2 mm 的一条纸带，打的第一个点为起始点，如果在实验误差允许范围内mgh n ＝12m v n 2，则机械能守恒定律得到验证。
方法二：任取两点A 、B 。
如果在实验误差允许范围内mgh AB ＝12m v B 2－12m v A 2，则机械能守恒定律得到验证。
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八验证机械能守恒定律班级姓名学号
一、选择题（每小题中至少有一个选项是正确的）
1．在利用重锤自由落下，验证机械能守恒定律的实验中，产生误差的主要原因是
A ．重锤下落的实际高度大于测量值
（）B ．重锤下落的实际高度小于测量值
C ．重锤实际末速度υ大于gt （g 为重力加速度，t 为下落时间）
D ．重锤实际末速度υ小于gt
2．如图1所示，是用自由落体法验证机械能守恒定律时得到的一条纸带，我们选中N 点来验证机械能守恒定律，下面举出一些计算N 点速度的方法，其中正确的是（
）A ．N 点是第n 个点，则v n =gnT
B ．N 点是第n 个点，则v n =g （n -1）T
C ．T s s n n n 21++=
νD ．d d n n n 11-+-=ν3．在验证“机械能守恒定律”的实验中，下列物理量中需要直接测量的是：（）A 、重锤的质量；
B 、重力加速度；
C 、重锤下落的高度；
D 、重锤下落某一高度所对应的瞬时速度。
4．下列关于“验证机械能守恒定律”实验的实验误差中，正确的说法是
（）
A ．重锤的质量称量不准会造成较大的误差
B ．重锤的质量选用得大一些，有利于减小误差
C ．重锤的质量选用得小一些，有利于减小误差
D ．纸带下落和打点不能同步会成较大的误差5．本实验中，除铁架台、夹子、低压交流电源、纸带和重物外，还需要选用的仪器是（
）A ．秒表B ．刻度尺C ．天平D ．打点计时器
6．在验证“机械能守恒定律”的实验中，下列说法正确的是
（）A ．重锤的重力应远远大于重物所受的空气阻力和纸带所受打点计时器的阻力B ．实验时应放开纸带，再接通电源
C ．打点计时器应接在电压为4~6V 的直流电源上
D ．测下落高度时，须从起点算起，且选取的各点应距起始点适当远一些
二、填空题
d n-1S n+1ＯＮs n d n+1图1
7．（1）打点计时器的安装放置要求为；开始打点计时器的时候，应先，然后。
（2）计算时所选用的纸带要求是。
（3）实验中产生系统误差的原因主要是。
使重锤获得的动能往往，为减小实验误差，重锤应选择。
8.在“验证机械能守恒定律”的实验中，下列物理量中需要用工具测量的有；通过计算得到的有。
A．重锤的质量B．重力加速度
C．重锤下落的高度D．与重锤下落高度对应的重锤瞬间时速度
9．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50赫。
查得当地的重力加速度g=9.80米/秒2。
测得所用的重物的质量为1.00千克。
实验中得到一条点迹清晰的纸带如图2，把第一个点记作0，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 各点到0点的距离分别为62.99厘米、70.18厘米、77.76厘米、85.73厘米。
根据以上数据，可知重物由0点运动到C 点，重力势能的减少量等于焦，动能的增加量等于焦(取3位有效数字)。
10．下面列出一些实验步骤：
A ．用天平称出重物和夹子的质量
B ．将重物系在夹子上
C ．将纸带穿过打点计时器的限位孔，上端用手提着，下端夹上系住重物的夹子，再把纸带向上拉，让夹子靠近打点计时器，处于静止状态。
D ．把打点计时器接在交流电源的输出端，把输出电压调至6v （电源不接通）。
E ．把打点计时器用铁夹固定到放在桌边的铁架台上，使两个限位孔在同一竖直面内。
F ．在纸带上选取几个点，进行测量并记录数据
G ．用秒表测出重物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
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）。
11．在“验证机械能守恒定律”的实验中，质量为1kg 的重锤自由下落，通过打点计时器在纸带上记录运动过程，打点计时器
所接电源为6V 、50Hz 的交流电源，如图3所示，纸带上O 点为重锤自由
下落时纸带打点起点，选取的计数点
A 、
B 、
C 、
D 依次间隔一个点（图中未画出），各计数点与O 点距离如图
所示，单位为mm ，重力加速度为9.80m/s 2，则
（1）打点计时器记录B 点时，重锤速度v B =_______，重锤动能E KB =__________。
（2）从开始下落算起，打点计时器记录B 点时，重锤势能减少量为。
O 0
1A B C D 图2A B C D 31.470.6125.4190.00Ｏ图3
八验证机械能守恒定律参考答案
1、D
2、CD
3、C
4、BD
5、BD
6、AD
7、（1）要竖直，能使重锤自由下落时受到的阻力较小；先通电，后放重锤。
（2）最初两点间距接近2mm。
（3）产生系统误差的主要原因是纸带通过打点计时器时的摩擦阻力，使得重锤获得的动能小于它所减小的重力势能，为减小误差，重锤的质量应选大一些，而体积小的。
8、C，D9、7.62J，7.56J
10、AG、EDBCHIJKFLM11、（1）1.175m/s，0.690J，（2）0.692J。