高一物理人教版必修2课件：第七章 12 实验：验证机械能守恒定律
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高中物理必修二实验：验证机械能守恒定律ppt课件
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(3)选纸带：选取点迹清晰的且第1、2连续两点间的距 离约为2mm的纸带。
(4)标数字：在打出的纸带上从打出的第1个点开始，依 次标上0,1,2,3，…
(5)数据测量：测出0到点1、点2、点3……的距离，即为 对应的下落高度h1、h2、h3、…
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五、数据处理
(1)利用公式 vn＝hn＋12－Thn－1，计算出点 1、点 2、点 3……的
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[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 mgh＝12mv2，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，两限位孔在一条竖直 线上。这样才能使重物在自由落下时，受到的阻力较小。开始 记录时，应先给打点计时器通电打点，然后再放下重物，让它 带着纸带一同落下。
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(3)实验中产生系统误差的原因主要是_____________， 使重物获得的动能往往__________________________。为减 小误差，悬挂在纸带下的重物应选择___________________。
(4)如果以v22为纵轴，以 h 为横轴，根据实验数据绘出的 v22－h 图线是________________________________________， 该线的斜率等于________________。
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(2)用表示直接测量量的字母写出下列所示物理量的 表达式；
①滑块通过光电门1和光电门2时瞬时速度分别为v1 ＝________和v2＝________。
②当滑块通过光电门1和光电门2时，系统(包括滑块、 挡光条、托盘和砝码)的总动能分别为Ek1＝________和Ek2 ＝________。
③在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势 能的减少量ΔEp减＝________(重力加速度为g)。
(3)选纸带：选取点迹清晰的且第1、2连续两点间的距 离约为2mm的纸带。
(4)标数字：在打出的纸带上从打出的第1个点开始，依 次标上0,1,2,3，…
(5)数据测量：测出0到点1、点2、点3……的距离，即为 对应的下落高度h1、h2、h3、…
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五、数据处理
(1)利用公式 vn＝hn＋12－Thn－1，计算出点 1、点 2、点 3……的
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[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 mgh＝12mv2，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，两限位孔在一条竖直 线上。这样才能使重物在自由落下时，受到的阻力较小。开始 记录时，应先给打点计时器通电打点，然后再放下重物，让它 带着纸带一同落下。
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(3)实验中产生系统误差的原因主要是_____________， 使重物获得的动能往往__________________________。为减 小误差，悬挂在纸带下的重物应选择___________________。
(4)如果以v22为纵轴，以 h 为横轴，根据实验数据绘出的 v22－h 图线是________________________________________， 该线的斜率等于________________。
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(2)用表示直接测量量的字母写出下列所示物理量的 表达式；
①滑块通过光电门1和光电门2时瞬时速度分别为v1 ＝________和v2＝________。
②当滑块通过光电门1和光电门2时，系统(包括滑块、 挡光条、托盘和砝码)的总动能分别为Ek1＝________和Ek2 ＝________。
③在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势 能的减少量ΔEp减＝________(重力加速度为g)。
2018学年高中物理必修2课件：第七章 第12讲 实验：验证机械能守恒定律
④将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动时， 释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2. ⑤从数字计时器(图中未画出)上分别读出挡光条通过光 电门1和光电门2所用的时间Δt1和Δt2. ⑥用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和 砝码的总质量m.
(2)用表示直接测量量的字母写出下列物理量的表达式. l ①滑块通过光电门1和光电门2时，瞬时速度分别为v1＝__Δ_t_1___
对点练习
巩固·应用·反馈
1.某同学利用如图5所示的实验装置来验证机械能守恒定律.
图5
(1)关于重物的选择，以下说法中正确的是( ) A.选用重物时，密度大体积小的比密度小体积大的好 B.选用重物时，密度小体积大的比密度大体积小的好 C.选用的重物一定要测其质量 D.重物的质量大小与实验准确性无关
2.在验证机械能守恒定律的实验中，质量为m＝1.00 kg的重物拖着 纸带下落，在此过程中，打点计时器在纸带上打出一系列的点， 在纸带上选取五个连续的点A、B、C、D和E，如图6所示.其中O 为重物开始下落时记录的点，各点到O点的距离分别是31.4 mm、 49.0 mm、70.5 mm、95.9 mm、124.8 mm.当地重力加速度g＝9.8 m/s2.本实验所用电源的频率f＝50 Hz.(结果均保留三位有效数字)
样的道理，重物下落的高度 h 也只能用刻度尺直接测量，而不能用 h＝12gt2 或 h＝2vg2计算得到.
二、实验器材 铁架台(带铁夹)、电磁打点计时器、重物(带夹子)、纸带、复写 纸、导线、 毫米刻度尺 、低压 交流 电源(4～6 V). 想一想 验证机械能守恒定律实验中是否需要用到天平？ 答案 不需要天平.要验证的是21mv2＝mgh 或21mv2 2－21mv1 2＝ mgΔh，只需验证21v2＝gh 或12v2 2－12v1 2＝gΔh，因此不需要测量 重物的质量 m.
人教版高中物理必修二第七章第九节实验：验证机械能守恒定律 课件(共22张PPT)
2、实验原理
(1)如图1所示，借助打点计 时器打出的纸带，测出物 体自由下落的高度h和该时 刻的速度v，以纸带上的第 n个点为例，
图1
如下面纸带中，打第n个计时点时的瞬时速度等于以该时 刻为中间时刻的某一段时间内的平均速度，即：
vn＝xn＋2Txn＋1＝hn＋12－Thn－1
(2)物体下落的高度为 h 时速度为 v，则 物体的重力势能减小量为 mgh，动能增 加量为12mv2，如果 mgh＝12mv2，即 gh ＝12v2，就验证了机械能守恒定律．
(3)根据实验判断下列图象正确的是(其中ΔEk表示物体动能的变化， Δh表示物体下落的高度)( )
五、教学反思与自我评价
以上是我对《验证机械能守恒定律》这节教材的认识和对 这堂课的整体设计，由于本人水平有限，上面过程肯定有 许多缺点和漏洞，希望各位专家多多批评指正。
ห้องสมุดไป่ตู้
谢谢
• 能力层面：学生已具备一定的实验操作技能，会用 打点计时器以及直尺等实验仪器。具备一定的数据 处理能力。
二、教学目标与重难点
知识与技能： 1、会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度；
2、掌握验证机械能守恒定律的实验原理。
过程与方法： 1、经历实验设计的过程； 2、通过分组实验，提高动手能力、协作意识；提高解决 实际问题的能力。
图2
例2、 某同学做验证机械能守恒定律实验时，不慎将一条挑选出的纸带一部分损 坏，损坏的是前端部分．剩下的一段纸带上各相邻点间的距离已测出标在 图中，单位是cm.已知重物质量为m，打点计时器工作频率为50 Hz，重力 加速度g取9.8 m/s2.
(1)重物在2点的速度v2＝________，在5点的速度v5＝________，此过程中 动能增加量ΔEk＝________，重力势能减少量ΔEp＝________. (2)比较得ΔEk________ΔEp(填“大于”“等于”“小于”)，原因是 __________________．由以上可得出实验结论____________________．
高中物理人教版必修二《79实验：验证机械能守恒定律》课件
是否守恒，实验装置如图所
示．
方法 2： ①任意找两点 A、B，分别测出两 点的速度大小 vA、vB 以及两点之 间的距离 Δh.若物体的机械能 守恒，应有 ΔEp＝ΔEk.
②计算打第 n 个点速度的方法： 测出第 n 个点与相邻前后点间的距离 xn 和 xn＋1，由公式 vn＝xn＋2Txn＋1或 vn＝ hn＋12－Thn－1算出，如图所示．
6．应用公式 v0＝hn＋12－Thn－1计算各点对应的即时速度 v1、v2。
7．计算各点对应的重力势能减少量 mgh 和动能的增加量 12mv2，进．打点计时器安装时，必须使两纸带限位孔在同一竖直线上， 以减小摩擦阻力．
• 2．实验时，需保持提纸带的手不动，先接通电源、让打点计时 器工作正常后才松开纸带让重锤下落，以保证第一个点是一个清 晰的小点．
七、巩固训练：
完成导学案例1、例2、例3
谢谢观看
• 三、实验器材
• 铁架台(带铁夹)，打点计时器， 重物(带纸带夹子)，纸带数条， 复写纸片，导线，毫米刻度尺、 学生电源(交流4～6V)．
• 四、实验步骤 • 1．按图把打点计时器安装在铁架台上，用导线把打点计时器与学生电源连接
好． • 2．纸带的一端固定在重锤上，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手竖直提
起纸带使重锤停靠在打点计时器附近． • 3．接通电源，松开纸带，让重锤自由下落 • 4．重复几次，得到3～5条打好点的纸带． • 5．在打好点的纸带中挑选第一、二两点间的距离接近2 mm，且点迹清晰的一
条纸带，在起始点标上0，以后各点依次标1、2、3……用刻度尺测出对应下落
高度h1、h2、h3…….
• 3．选用纸带时应尽量挑第一、二点间接近2mm的纸带．
• 4．测量下落高度时，应从起点算起，为了减小h的相对误差，选 取的各个计数点要离起点远一些，但纸带也不宜过长，有效长度 可在60cm～80cm以内．
人教版高中物理必修2第七章7.9 实验：验证机械能守恒定律实验-课件(共14张PPT)
2、计时器和光电门测瞬时速度可以 大大提高精准性，解决传统纸带测速 不准的不足
学生创新方案展示
抛砖引玉的效果
能力提升
创新实验 某研究性学习小组用如图 7(a)所示装置验证机械能守 恒定律．让一个摆球由静止开始从 A 位置摆到 B 位置，若 不考虑空气阻力，小球的机械能应该守恒，即12mv2＝mgh. 直接测量摆球到达 B 点的速度 v 比较困难．现让小球在 B 点处脱离悬线做平抛运动，利用平抛的特性来间接地测出 v.如图 5(a)所示中，悬点正下方 P 点处放有水平放置炽热的 电热丝，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断，
能力提升
小球由于惯性向前飞出做平抛运动．在地面上放上 白纸，上面覆盖着复写纸，当小球落在复写纸上时，会 在下面白纸上留下痕迹．用重锤线确定出 A、B 点的投影 点 N、M.重复实验 10 次(小球每一次都从同一点由静止 释放)，小球的落点痕迹如图(b)所示，图中米尺水平放置， 零刻度线与 M 点对齐．用米尺量出 AN 的高度 h1、BM 的高度 h2，算出 A、B 两点的竖直距离，再量出 M、C 之间的距离 x，即可验证机械能守恒定律．已知重力加速 度为 g，小球的质量为 m.
答案 (1)65.0 (64.0～65.5 均可)
(3)mg(h1－h2)
mgx2 4h2
g (2)x· 2h2
1、将一张标有刻度的白纸钉在木板上，I（最低点）和Ⅱ位置固定两个光 电门连接计时器，记录两个位置的高度差h2。 2、用游标卡尺测出圆柱直径并记录，将圆柱摆一端固定，固定时注意摆 线应与纸面平行，多次调试，使圆柱摆能顺利通过两个光电门遮光。 3、实验时将圆柱摆拉离平衡位置并记录此时它离最低点的高度h1，由静 止释放圆柱摆，使其依次通过两个光电门。 4、调取计时器数据，记录摆依次经过两个光电门的遮光时间t1、t2并记 录。 5、根据记录数据，求下落过程重力势能的减少与动能的增加是否相等以 及上升过程的动能减少与重力势能的增加是否相等，进行验证。
学生创新方案展示
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能力提升
创新实验 某研究性学习小组用如图 7(a)所示装置验证机械能守 恒定律．让一个摆球由静止开始从 A 位置摆到 B 位置，若 不考虑空气阻力，小球的机械能应该守恒，即12mv2＝mgh. 直接测量摆球到达 B 点的速度 v 比较困难．现让小球在 B 点处脱离悬线做平抛运动，利用平抛的特性来间接地测出 v.如图 5(a)所示中，悬点正下方 P 点处放有水平放置炽热的 电热丝，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断，
能力提升
小球由于惯性向前飞出做平抛运动．在地面上放上 白纸，上面覆盖着复写纸，当小球落在复写纸上时，会 在下面白纸上留下痕迹．用重锤线确定出 A、B 点的投影 点 N、M.重复实验 10 次(小球每一次都从同一点由静止 释放)，小球的落点痕迹如图(b)所示，图中米尺水平放置， 零刻度线与 M 点对齐．用米尺量出 AN 的高度 h1、BM 的高度 h2，算出 A、B 两点的竖直距离，再量出 M、C 之间的距离 x，即可验证机械能守恒定律．已知重力加速 度为 g，小球的质量为 m.
答案 (1)65.0 (64.0～65.5 均可)
(3)mg(h1－h2)
mgx2 4h2
g (2)x· 2h2
1、将一张标有刻度的白纸钉在木板上，I（最低点）和Ⅱ位置固定两个光 电门连接计时器，记录两个位置的高度差h2。 2、用游标卡尺测出圆柱直径并记录，将圆柱摆一端固定，固定时注意摆 线应与纸面平行，多次调试，使圆柱摆能顺利通过两个光电门遮光。 3、实验时将圆柱摆拉离平衡位置并记录此时它离最低点的高度h1，由静 止释放圆柱摆，使其依次通过两个光电门。 4、调取计时器数据，记录摆依次经过两个光电门的遮光时间t1、t2并记 录。 5、根据记录数据，求下落过程重力势能的减少与动能的增加是否相等以 及上升过程的动能减少与重力势能的增加是否相等，进行验证。
高中物理【实验：验证机械能守恒定律】优秀课件
一条纸带，0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个打下的点(
图中未标出)，计数点间的距离如图所示。已知m1＝50 g、m2＝150 g， 打电计时器所用电源频率为50 Hz，则：(计算结果保留两位有效数字)
人教物理必修第二册
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(1)在纸带上打下计数点5时的速度v5＝___2_.4____m/s。 [解析] (1)每相邻两计数点间还有 4 个打下的点，相邻计数点的时间间 隔 T＝0.10 s， 打第 5 个点时的速度为 v5＝x24T6＝0.2126×＋00.1.264 m/s＝2.4 m/s。
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2．方案二 (1)调整气垫导轨至倾斜状态时，垫块要垫至合适位置，要反复调整， 使滑块能沿导轨加速下滑。 (2)气垫导轨调整完毕后要保持导轨及垫块的位置不动。 (3)一先一后：应先将滑块移至导轨顶部附近，再接通电源释放滑块。 (4)用游标卡尺测量相关量时，要注意游标卡尺不估读。
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数据处理与分析 在“用打点计时器验证机械能守恒定律”的实验中，使质 量为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的 点，选取一条符合实验要求的纸带如图所示。O为第一个点，A、B、 C为从合适位置开始选取连续点中的三个点。已知打点计时器每隔0.02 s打一个点，当地的重力加速度g取9.80 m/s2，那么：
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A．用刻度尺测出物体下落的高度 h，并测出下落时间 t，通过 v＝gt 计 算出瞬时速度 v B．用刻度尺测出物体下落的高度 h，并通过 v＝ 2gh，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，计算出瞬时速度 v，并通过 h＝2vg2计算出高度 h D．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，计算出瞬时 速度 v
人教版高中物理必修2第七章 机械能守恒定律9. 实验：验证机械能守恒定律 课件(共15张PPT)
注 1、安装打点计时器时，必须使两纸带限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力。 意 事 2、应选用质量和密度较大的重物，增大重力可可使阻力的影响相对减小，增大密 项 度可以减小体积，可使空气阻力减小。
3、选用纸带时应尽量挑选第一、二点间距接近2mm的点迹清晰且各点呈一条直 线的纸带。
误 1、偶然误差： 差 测量长度时会带来误差 分 析 2、系统误差：
思考
有摩擦力做功，机 械能就不守恒了吗
倾角37o
m=3kg, 动摩擦因数0.2
例
题 3
把一个小球用
l
θ
FT
细绳悬挂起来，
就成为一个摆， A
B
摆长为l，最大
O
偏角为θ。小球
G
运动到最低位
置时的速度是
多大？
小结
应用机械能守恒定律解题，只需考虑过程的初、末状态，不必考 虑两个状态间过程的细节，这是它的优点。
起
始
h
点
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？
x = g1t2 = ×9.81×0.022m ≈2×10-3m = 2 mm
2
2
纸带上的头两个点间的距离应接近2 m m。
的几个计数点图中未标出．g取9.8m/s2
(1)打点计时器打下计数点B时,物体的速度 vB
m/s
(2)已知重物质量m=1.0kg,从计数点O到B的过程中,重物的重力势能
的减少量为 Ep J,动能的增加量为 Ek J,则实验数
Ep Ek(填写“略大于”“略小于”或“等
人教版高一物理必修2：7.9实验：验证机械能守恒定律(共22张PPT)
为什么图象 通过原点？
gh
=
1 2
v
2
1 2
v
2
0
该图象的 斜率表示
什么？
h
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接通电源，再松开纸带，让 重物自由下落。
3、更换纸带，重复几次。
45、、选比择较合12适mv的n2和纸m带gh，n 处理是数否据相。等计算vn及对应动能
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问题导学4'
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）。
纸带上的头两个点间的距离应接近2mm。 可以回避起始点吗（即处理纸带时可以不用到起始点吗）?
A
Δh
B
我们可以选取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：
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人教版高中物理必修2第七章《实验：验证机械能守恒定律》课件
2、系统误差：
实验中重物和纸带下落过程中要克服阻力 （空气阻力，纸带和限位孔间的摩擦阻力）做 功，故动能的增加量ΔEK 必定稍小于势能的减 少量ΔEP 。
vB vAC
方法二：
结合v-t图象了解瞬时 速度和时间中点的平 均速度相等的物理意 义．
做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度， 等于相邻两点间的平均速度。
（三）、实验方案设计
我们学过打点计时器，如果让物体拖着纸 带一起自由落体运动，并让纸带穿过带点计时 器，那么由纸带上点可求物体某时的速度，从 而得到它在各点的动能；用刻度尺测纸带上两 点间的距离，可得到物体在对于过程中下落的 高度，从而得到物体的重力势能的变化量。
（四）、 实验器材
器材 备注 器材 备注
铁架台
打点计时器 交流电源 直流电源 天平 秒表
√
重锤（木质）
重锤（金属） 复写纸片 纸带 mm刻度尺 cm刻度尺
√
√
实验装置：
纸带 打点计时器
铁架台
？
夹子
重物
注意事项
1、选择重物时，选轻一点的好还是重一点的好？ 为什么？ 我们要求重物作自由落体运动，而阻力是不可 避免地存在的，为了减少阻力对实验的影响，应采 用质量和密度较大的重物。 2、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。
机械能守恒的几种情况(不计一切阻力)
选择一种最易操作的运动
自由落体运动
（二）、实验原理
在自由落体运动中，若物体下 落高度h 时的速度为v ,那么我们 就通过实验来验证 1 2 mv = mgh Ek增 EP减 即 2
h
？
？
新人教版高中物理必修二第七章 机械能守恒定律7.9 实验：验证机械能守恒定律(20张PPT)
EK7＋mgh＝EK13
问题5
我们分别回答以上问题
5、重物的速度如何测量？
重物的速度可以用大家熟悉的方法从 纸带测出，这样也就知道了它在各点 的瞬时速度，从而得到它在各点的动 能。比较重物在某两点的动能与势能 之和，就能验证机械能是否守恒。
速度测量 利用匀变速直线运动的规律
可以用 AC 的平均速度代表 B 的瞬时速度。
即 验 证： mgh 1 mv2
v
2
实验方法 请同学们阅读教材“实验方法”部
分并回答以下问题
1、本实验需要哪些器材？ 2、简述实验步骤 3、本实验要不要测物体的质量？ 4、讨论课文中“纸带上某两点…”如何选取？ 5、重物的速度如何测量？
问题1
1、本实验需要哪些器材？ ① 电火花计时器 ② 重物 ③ 纸带 ④ 铁架台（带铁夹） ⑤ 刻度尺
通过原点的直线、g.
小结
一、实验方法 验证用自由落体运动中机械能守恒
二、要注意的问题 实验的误差来源
三、速度的测量 做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速
度，等于相邻两点间的平均速度．
• 9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。 2021/3/182021/3/18Thursday, March 18, 2021
第2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
注意事项
怎样减少阻力？
1、安装打点计时器时， 必须使两纸带限位孔在同 一竖直线上，以减小摩擦 阻力。
2、应选用质量和密度较 大的重物，可使摩擦阻力， 空气阻力相对减小。
问题5
我们分别回答以上问题
5、重物的速度如何测量？
重物的速度可以用大家熟悉的方法从 纸带测出，这样也就知道了它在各点 的瞬时速度，从而得到它在各点的动 能。比较重物在某两点的动能与势能 之和，就能验证机械能是否守恒。
速度测量 利用匀变速直线运动的规律
可以用 AC 的平均速度代表 B 的瞬时速度。
即 验 证： mgh 1 mv2
v
2
实验方法 请同学们阅读教材“实验方法”部
分并回答以下问题
1、本实验需要哪些器材？ 2、简述实验步骤 3、本实验要不要测物体的质量？ 4、讨论课文中“纸带上某两点…”如何选取？ 5、重物的速度如何测量？
问题1
1、本实验需要哪些器材？ ① 电火花计时器 ② 重物 ③ 纸带 ④ 铁架台（带铁夹） ⑤ 刻度尺
通过原点的直线、g.
小结
一、实验方法 验证用自由落体运动中机械能守恒
二、要注意的问题 实验的误差来源
三、速度的测量 做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速
度，等于相邻两点间的平均速度．
• 9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。 2021/3/182021/3/18Thursday, March 18, 2021
第2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
注意事项
怎样减少阻力？
1、安装打点计时器时， 必须使两纸带限位孔在同 一竖直线上，以减小摩擦 阻力。
2、应选用质量和密度较 大的重物，可使摩擦阻力， 空气阻力相对减小。
高中物理(新人教版)必修第二册：实验：验证机械能守恒定律【精品课件】
2
，这是以纸带上第一点（起始点）为基准验
证机械能守恒定律的方法。纸带上的第一个点为计时起点0 ，该点
的速度应该为零。
1
2 1
h = 2 gt =2 ×9.8×0.022m < 2 mm
实验方案设计及其数据处理
方案一：自由落体法
4、数据处理
问题3：可以回避起始点吗（即处理纸带时可以不用起始点吗）?
A
1.实验原理：
砝码通过绕过定滑轮的细线牵连静止放在气垫导轨
由m1和m2组成的系统，m2>m1,将m2
上的滑块，从静止释放。设砝码和托盘总质量为m，滑
由静止，系统重力势能的减少量等于
块和挡光条总质量为M。
动能的增加量。
1
= + 2
2
=
∆
实验方案设计及其数据处理
其他创新设计
如图，悬挂在O点的小球摆到最低点时恰好与桌面接触但
4T
4×0.02
(3)根据纸带算出打下各点时重物的速度v，量出下落距离s，则以 为
纵坐标、s为横坐标画出的图像应是下列选项中的____.
解析 在验证机械能守恒定律的实验中，
v2
1 2
有：mgs＝ mv ，则有： ＝gs，g 是常数，
2
2
v2
所以 －s 图像为过原点的倾斜直线，
2
图线的斜率等于g，即重力加速度，故选C.
v1＝ ＝
－2 m/s ＝1.00 m/s,v2＝ ＝
－2 m/s＝2.50 m/s
t 1 5.00×10
t2 2.00×10
5.25 J，重力势能的减
(2)滑块通过光电门1、2之间的动能增加量为______
5.29 J.
，这是以纸带上第一点（起始点）为基准验
证机械能守恒定律的方法。纸带上的第一个点为计时起点0 ，该点
的速度应该为零。
1
2 1
h = 2 gt =2 ×9.8×0.022m < 2 mm
实验方案设计及其数据处理
方案一：自由落体法
4、数据处理
问题3：可以回避起始点吗（即处理纸带时可以不用起始点吗）?
A
1.实验原理：
砝码通过绕过定滑轮的细线牵连静止放在气垫导轨
由m1和m2组成的系统，m2>m1,将m2
上的滑块，从静止释放。设砝码和托盘总质量为m，滑
由静止，系统重力势能的减少量等于
块和挡光条总质量为M。
动能的增加量。
1
= + 2
2
=
∆
实验方案设计及其数据处理
其他创新设计
如图，悬挂在O点的小球摆到最低点时恰好与桌面接触但
4T
4×0.02
(3)根据纸带算出打下各点时重物的速度v，量出下落距离s，则以 为
纵坐标、s为横坐标画出的图像应是下列选项中的____.
解析 在验证机械能守恒定律的实验中，
v2
1 2
有：mgs＝ mv ，则有： ＝gs，g 是常数，
2
2
v2
所以 －s 图像为过原点的倾斜直线，
2
图线的斜率等于g，即重力加速度，故选C.
v1＝ ＝
－2 m/s ＝1.00 m/s,v2＝ ＝
－2 m/s＝2.50 m/s
t 1 5.00×10
t2 2.00×10
5.25 J，重力势能的减
(2)滑块通过光电门1、2之间的动能增加量为______
5.29 J.
人教版高中物理必修第二册：实验：验证机械能守恒定律【精品课件】
甲
乙
2.在“用自由落体法验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器所接交流
电频率为50 Hz，当地重力加速度g取9.8 m/s2。实验选用重锤质量为m，O是
打下的第1点，从所打纸带中选择一条合适的纸带如图所示。
（1）此纸带第1、2点间的距离接近 2 mm （结果取1位有效数字）。
（2）纸带上连续的点A、B、C、D至第1点O的距离如图所示，则重锤从O运
+mgh = +mgh
2
1
2.计算重物在某两点间的动能变化和势能变化是否满足
− =mgh1-mgh2
案例1研究自由下落物体的机械能
实验器材：打点计时器、电源、纸带、复写纸、重物、刻度尺、铁
架台(带铁夹)、导线两根．
实验装置：
实验步骤：
(2)滑块下滑过程中不可避免地要克服阻力做功,从而导致动能的变化量略小于对应的
重力势能的变化量。
注意事项：
(1)气垫导轨的轨面不许敲、碰,如果有灰尘污物,可用棉球蘸酒精擦净。
(2)适当增大两个光电门之间的距离。
(3)滑块内表面光洁度很高,严防划伤,更不容许掉在地上。
(4)实验时保持气垫导轨的气流通畅,只有气轨喷气,才可将滑块放在气轨上面;实验完
1 2 (2−1)
1 2
=
ℎ，所以
2
1+2
2
g=9.7 m/s2。
− ℎ图像的斜率为
，整理也得到
(2−1)
5.82
，
即有
=
1+2
2 1.20
m/s 2 ， Байду номын сангаас得
高中物理课件-人教版必修二第七章机械能守恒定律第九节实验：验证机械能守恒定律(共24张PPT)
5．在取下的纸带中挑选第一、二两 点间距离接近2mm且点迹清晰的纸带进 行测量。先记下第一点0的位置，再任意 取五个点1,2,3,4,5，用刻度尺测出距0点 的相应距离，如图所示。
6．计算出各点对应的瞬时速度v1， v2，v3……。
7．计算各点对应的势能减少量mghn 并和动能增加量mv/2进行比较。
方法三：图象法。 从纸带上选取多个点，测量从第一个点到其余各点的
下落高度 h，并计算各点速度的平方 v2，然后以12v2 为纵轴，以 h 为横轴，根据实验数据绘出12v2－h 图线。
若在误差允许的范围内图象是一条过 原点且斜率为 g 的直线，则验证了机 械能守恒定律。
1．应尽可能控制实验条件，即应满足机 械能守恒的条件，这就要尽量减少各种阻力， 采取的措施有：
②从开始下落算起，打点计时器打B点时，重锤的重力势能减小量为0.69 J。
③根据纸带提供的数据，在误差允许的范围内，重锤从静止开始到打出B点
的过程中，得到的结论是 机械能守恒 。
3、可以回避起始点吗（即处理纸带时可
以不用到起始点吗）?
A
B
Δh
我们可以选取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：
EKA＋mgΔh＝EKB
4、如何测量物体的瞬时速度?
1、用刻度尺测量出AC之间的长度x
2、算出从A运动到C的时间2t
3、求出物体从A到C的平均速度：vAC
2、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？
h 起始点 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）。
x =21 gt2 =21 ×9.8×0.022m ≈2×10-3m = 2 mm 纸带上的头两个点间的距离应接近2mm。
6．计算出各点对应的瞬时速度v1， v2，v3……。
7．计算各点对应的势能减少量mghn 并和动能增加量mv/2进行比较。
方法三：图象法。 从纸带上选取多个点，测量从第一个点到其余各点的
下落高度 h，并计算各点速度的平方 v2，然后以12v2 为纵轴，以 h 为横轴，根据实验数据绘出12v2－h 图线。
若在误差允许的范围内图象是一条过 原点且斜率为 g 的直线，则验证了机 械能守恒定律。
1．应尽可能控制实验条件，即应满足机 械能守恒的条件，这就要尽量减少各种阻力， 采取的措施有：
②从开始下落算起，打点计时器打B点时，重锤的重力势能减小量为0.69 J。
③根据纸带提供的数据，在误差允许的范围内，重锤从静止开始到打出B点
的过程中，得到的结论是 机械能守恒 。
3、可以回避起始点吗（即处理纸带时可
以不用到起始点吗）?
A
B
Δh
我们可以选取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：
EKA＋mgΔh＝EKB
4、如何测量物体的瞬时速度?
1、用刻度尺测量出AC之间的长度x
2、算出从A运动到C的时间2t
3、求出物体从A到C的平均速度：vAC
2、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？
h 起始点 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）。
x =21 gt2 =21 ×9.8×0.022m ≈2×10-3m = 2 mm 纸带上的头两个点间的距离应接近2mm。
高一物理人教版必修2课件：第七章 12 实验：验证机械能守恒定律
(2)在一次实验中，质量为m的重锤自由下落，在纸带上打出 一系列的点，如图乙所示(相邻计数点时间间隔为0.02 s)，长 度单位cm，那么从起点O到打下计数点B的过程中重力势能 的减少量ΔEp＝__0_.4_9_m___ J，此过程中重锤动能的增加量ΔEk ＝_0_._4_8_m__ J(g取9.8 m/s2，结果数据均保留至小数点后两位)； 通过计算，数值上ΔEp__＞__ΔEk(填“＞”、“＝”或“＜”)， 这是因为__纸__带__和__重__锤__运__动__过__程__中__受__到__阻__力__的__作__用___.
例3 在验证机械能守恒定律的实验中，质量为m＝1.00 kg的重锤拖 着纸带下落，在此过程中，打点计时器在纸带上打出一系列的点， 在纸带上选取五个连续的点A、B、C、D和E，如图5所示.其中O为重 锤开始下落时记录的点，各点到O点的距离分别是31.4 mm、49.0 mm、 70.5 mm、95.9 mm、124.8 mm.当地重力加速度g＝9.8 m/s2.本实验所用 电源的频率f＝50 Hz.(结果保留三位有效数字)
图5
(1)打点计时器打下点B时，重锤下落的速度vB＝____ m/s，
打点计时器打下点D时，重锤下落的速度vD＝_______ m/s.
解析 vB＝x2ATC＝70.5－2×310.4.0×2 10－3 m/s≈0.978 m/s vD＝x2CTE＝124.8－2×700..502×10－3 m/s≈1.36 m/s
图2
计算各计数点12v2，以12v2 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12v2－h 图线.若在 误差允许范围内图象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、误差分析 1.本实验的误差主要是由纸带测量产生的偶然误差以及 重物和纸带运动中的空气阻力及打点计时器的摩擦阻力 引起的系统误差. 2.测量时采取多次测量求平均值的方法来减小偶然误差， 安装打点计时器使两限位孔中线竖直，并且选择质量适 当大些、体积尽量小些的重物来减小系统误差.
新人教高一物理必修二 第七章 第9节 实验验证机械能守恒定律 课件(共17张)
• 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．本实验中，除铁架台、铁夹、学生电源、B纸D 带 和重物外，还需选用下述仪器中的哪几种？
A．秒表 B．刻度尺
C．天平
D．打点计时器
• 3．验证机械能守恒定律的实验步骤编排如下，其中有些 是必要的，有些是错误的。根据实验，请选出必要的步骤， 并按正确的操作顺序把它们前面的字母填写在题后的空格 上。
【实验器材】
铁架台（带铁夹）；打点计时器；重锤
（带纸带夹子）；纸带数条；复写纸片；
导线；毫米刻度尺。
除了上述器材外，还必须
有
。
【实验步骤】 1、按图把打点计时器安装在铁架台上，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，另一端穿过计 时器限位孔，用手竖直提起纸带使重锤停靠在打点计时 器附近。 3、接通电源，松开纸带，让重锤自由下落。 4、重复几次，得到3～5条打好点的纸带。 5、在打好点的纸带中挑选第一、二两点间的距离接近 2mm，且点迹清晰的一条纸带，在起始点标上0，以后各 依次标1，2，3，……用刻度尺测出对应下落高度h1、h2、 h3、…。 6、应用公式计算各点对应的即时速度v1、v2、v3、……。
7、应用公式vn
hn1 hn1 2T
计算
各点对应的即时速度v1、v2、v3、……。
8、计算各点对应的势能减少量mgh。和动能
的增加1量m，v 2进行比较。 2
【注意事项】 1、打点计时器安装时，必须使两纸带限拉孔在同一竖直线 上，以减小摩擦阻力。 2、实验时，需保持提纸带的手不动，待接通电源、让打点 计时器工作正常后才松开纸带让重锤下落，以保证第一个 点是一个清晰的小点。 3、测量下落高度时，都必须从起始点算起，不能搞错，为 了减小测量值h时的相对误差，选取的各个计数点要离起始 点远一些，纸带也不宜过长，有效长度可在60cm～80cm以 内。 4、因不需要知道动能和势能的具体数值，所以不需要测量 重物的质量。
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第七章 机械能守恒定律
学案12 实验：验证机械能守恒定律
目标定位
1.验证机械能守恒定律. 2.熟悉瞬时速度的测量方法. 3.能正确进行实验操作，分析实验数据得出结论，能 定性地分析产生误差的原因.
知识探究
自我检测
知识探究
一、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 减少，动能增加，如果重力势能的减少量 等于 动能的 增加量，就验证了机械能守恒定律.
答案 见解析
123
自我检测
1.如图6是用自由落体法验证机械能守恒定律时得到的一条纸带. 有关尺寸已在图中注明.我们选取n点来验证机械能守恒定律.下面 举一些计算n点速度的方法，其中正确的是( )
图6
123
A.n点是第n个点，则vn＝gnT B.n点是第n个点，则vn＝g(n－1)T C.vn＝xn＋2Txn＋1 D.vn＝hn＋12－Thn－1 答案 CD
123
(2)根据计算的数据得出的结论：_在__实__验__误_差__允__许__范__围__内__重__ _物__减__少__的__重__力__势__能__等__于__其__增__加__的__动__能__，__即__机__械__能__守__恒__. 解析 从以上计算的数据得出在实验误差允许范围内重 物减少的重力势能等于其增加的动能，即机械能守恒.
四、数据处理
1.计算各点对应的瞬时速度：根据公式 vn＝hn＋12－Thn－1，计算出 1、 2、3、……、n 点的瞬时速度 v1、v2、v3、……、vn. 2.机械能守恒定律的验证：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 mghn，动能增加量 为12mvn 2，计算 ghn 和21vn 2，如果在实验误差允许范围内 ghn＝21vn 2， 则机械能守恒定律得到验证.
图4
(1)下面列举了该实验的几个操作步骤： A.按照图示的装置安装器件； B.将打点计时器接到电源的“直流输出”上； C.用天平测出重锤的质量； D.释放悬挂纸带的夹子，同时接通电源开关打出一条纸带； E.测量纸带上某些点间的距离； F.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于 增加的动能. 其中没有必要进行或者操作不当的步骤是__B_C_D___.
【学习力-学习方法】
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小案例—哪个是你
忙忙叨叨，起早贪黑， 上课认真，笔记认真， 小A 就是成绩不咋地……
好像天天在玩， 上课没事儿还调皮气老师， 笔记有时让人看不懂， 但一考试就挺好…… 小B
目 录/contents
1. 什么是学习力 2. 高效学习模型 3. 超级记忆法 4. 费曼学习法
什么是学习力
什么是学习力-你遇到这些问题了吗
总是 比别人 学得慢
一看就懂 一做就错 看得懂，但不会做
图1
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.先接通电源后放手，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：从打好点的纸带中挑选点迹清晰且开始的两点间距 接近2 mm的一条纸带，在起始点标上0，以后任取间隔相同时 间的点依次标上1、2、3……. 4.测距离：用刻度尺测出0到1、2、3……的距离，即为对应下 落的高度h1、h2、h3…….
2.两种验证方案
(1)若以重物下落的起始点O为基准，设重物的质量为m，测出重
物自起始点O下落距离h时的速度v，则在误差允许范围内，由计算 得出 12mv2 ＝mgh，机械能守恒定律即被验证.
(2)若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
出重物对应于A点的速度vA，再测出重物由A点下落Δh后经过B点
例3 在验证机械能守恒定律的实验中，质量为m＝1.00 kg的重锤拖 着纸带下落，在此过程中，打点计时器在纸带上打出一系列的点， 在纸带上选取五个连续的点A、B、C、D和E，如图5所示.其中O为重 锤开始下落时记录的点，各点到O点的距离分别是31.4 mm、49.0 mm、 70.5 mm、95.9 mm、124.8 mm.当地重力加速度g＝9.8 m/s2.本实验所用 电源的频率f＝50 Hz.(结果保留三位有效数字)
图7
123
(1)重力势能的减少量是_1_._9_1_1_m__J.动能的增加量是__1_.8_9_m___J. 解析 重力势能的减少量为 ΔEp＝mghOB＝m×9.8×0.195 J＝1.911m J. 重物下落到 B 点时的速度为 vB＝h4ATC≈1.944 m/s 所以重物从开始下落到 B 点增加的动能为 ΔEk＝12mvB 2≈1.89m J.
(3)根据打出的纸带，选取纸带上连续打出的1、2、3、 4四个点如图乙所示.已测出1、2、3、4到打出的第一个 点O的距离分别为h1、h2、h3、h4，打点计时器的打点 周期为T.若代入所测数据能满足表达式gh3＝_______， 则可验证重物下落过程机械能守恒(用题目中已测出的 物理量表示).
解析 根据实验原理，只要验证 ghn＝12vn 2即可验证机械能守恒
典例精析 例1 某同学利用重物自由下落来“验证机械能守恒定律”的实验 装置如图3甲所示.
图3
(1)请指出实验装置中存在的明显错误：打__点__计__时__器__不__能__ _接__“__直__流__电__源__”__(或__打__点__计__时__器__应__接__“__交__流__电__源__”__)_. 解析 从题图甲中的实验装置中发现，打点计时器接在 了“直流电源”上，打点计时器的工作电源是“低压交 流 电 源 ”. 因 此 ， 明 显 的 错 误 是 打 点 计 时 器 不 能 接 在 “直流电源”上.
图5
(1)打点计时器打下点B时，重锤下落的速度vB＝____ m/s， 打点计时器打下点D时，重锤下落的速度vD＝_______ m/s. 解析 vB＝x2ATC＝70.5－2×310.4.0×2 10－3 m/s≈0.978 m/s vD＝x2CTE＝124.8－2×700..502×10－3 m/s≈1.36 m/s
(2)进行实验时，为保证重物下落时初速度为零，应__A____(选填 “A”或“B”). A.先接通电源，再释放纸带 B.先释放纸带，再接通电源 解析 为了使纸带上打下的第1个点是速度为零的初始点，应该 先接通电源，让打点计时器正常工作后，再释放纸带.若先释放纸 带，再接通电源，当打点计时器打点时，纸带已经下落，打下的 第1个点的速度不为零.因此，为保证重物下落的初速度为零，应 先接通电源，再释放纸带.
定律.因此需求解 v3.根据匀变速直线运动规律关系式可得，v3＝
h42－Th2，则有12v3 2＝h48－Th2 22，故只要在误差允许范围内验证 gh3
＝h48－Th2 22成立，就可验证重物自由下落过程中机械能守恒.
答案
h4－h22 8T2
例2 用如图4所示的实验装置验证机械能守恒定律.实 验所用的电源为学生电源，输出电压为6V的交流电和 直流电两种.重锤从高处由静止开始下落，重锤拖着的 纸带上打出一系列的点，对纸带上的点痕进行测量及 相关计算，即可验证机械能守恒定律.
123
⑥滑块通过光电门1和光电门2时，可以确定系统(包括滑块、挡 光条、托盘和砝码)的总动能分别为Ek1＝_12_(_M_＋__m__)_(Δ_l_t1_)2__和Ek2 ＝_12_(_M__＋__m_)_(_Δ_lt2_)_2 _. 解析 滑块通过光电门的速度 v1＝Δlt1，v2＝Δlt2 所以 Ek1＝12(M＋m)v1 2＝12(M＋m)(Δlt1)2 Ek2＝12(M＋m)v2 2＝12(M＋m)(Δlt2)2
123 3.如图8为利用气垫导轨(滑块在该导轨上运动时所受阻力可忽略) 验证机械能守恒定律的实验装置，完成以下填空.
图8
123
实验步骤如下： ①将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1 m，将导轨调至 水平. ②测出挡光条的宽度l和两光电门中心之间的距离s. ③将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块， 要求砝码落地前挡光条已通过光电门2. ④读出滑块分别通过光电门1和光电门2的挡光时间Δt1和Δt2. ⑤用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝码的总 质量m.
(2)在一次实验中，质量为m的重锤自由下落，在纸带上打出 一系列的点，如图乙所示(相邻计数点时间间隔为0.02 s)，长 度单位cm，那么从起点O到打下计数点B的过程中重力势能 的减少量ΔEp＝__0_.4_9_m___ J，此过程中重锤动能的增加量ΔEk ＝_0_._4_8_m__ J(g取9.8 m/s2，结果数据均保留至小数点后两位)； 通过计算，数值上ΔEp__＞__ΔEk(填“＞”、“＝”或“＜”)， 这是因为__纸__带__和__重__锤__运__动__过__程__中__受__到__阻__力__的__作__用___.
123
⑦在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减 少量ΔEp＝__m_g_s__.(重力加速度为g) 解析 系统重力势能的减少量等于托盘和砝码重力势能的减 少量ΔEp＝mgs. ⑧如果满足关系式__Δ_E_p_＝__E_k_2_－_E__k1__，则可认为验证了机械能 守恒定律. 解析 若ΔEp＝Ek2－Ek1，则验证了机械能守恒定律.
答案 见解析
(2)从打下点B到打下点D的过程中，重锤重力势能减小 量ΔEp＝______ J，重锤动能增加量为ΔEk＝________. 解析 ΔEp＝mghBD＝1×9.8×(95.9－49.0)×10－3 J＝0.460 J ΔEk＝12m(vD2－vB 2)＝12×1×(1.362－0.9782) J＝0.447 J.
的速度vB，则在误差允许范围内，由计算得出
1 2mvB
2－12mv A
2
＝
mgΔh，机械能守恒定律即被验证.
二、实验器材 铁架台(带铁夹)、 电磁打点计时器 、重物(带夹子)、 纸带 、复写纸、导线、毫米刻度尺、低压交流电 源(4～6 V).
学案12 实验：验证机械能守恒定律
目标定位
1.验证机械能守恒定律. 2.熟悉瞬时速度的测量方法. 3.能正确进行实验操作，分析实验数据得出结论，能 定性地分析产生误差的原因.
知识探究
自我检测
知识探究
一、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 减少，动能增加，如果重力势能的减少量 等于 动能的 增加量，就验证了机械能守恒定律.
答案 见解析
123
自我检测
1.如图6是用自由落体法验证机械能守恒定律时得到的一条纸带. 有关尺寸已在图中注明.我们选取n点来验证机械能守恒定律.下面 举一些计算n点速度的方法，其中正确的是( )
图6
123
A.n点是第n个点，则vn＝gnT B.n点是第n个点，则vn＝g(n－1)T C.vn＝xn＋2Txn＋1 D.vn＝hn＋12－Thn－1 答案 CD
123
(2)根据计算的数据得出的结论：_在__实__验__误_差__允__许__范__围__内__重__ _物__减__少__的__重__力__势__能__等__于__其__增__加__的__动__能__，__即__机__械__能__守__恒__. 解析 从以上计算的数据得出在实验误差允许范围内重 物减少的重力势能等于其增加的动能，即机械能守恒.
四、数据处理
1.计算各点对应的瞬时速度：根据公式 vn＝hn＋12－Thn－1，计算出 1、 2、3、……、n 点的瞬时速度 v1、v2、v3、……、vn. 2.机械能守恒定律的验证：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 mghn，动能增加量 为12mvn 2，计算 ghn 和21vn 2，如果在实验误差允许范围内 ghn＝21vn 2， 则机械能守恒定律得到验证.
图4
(1)下面列举了该实验的几个操作步骤： A.按照图示的装置安装器件； B.将打点计时器接到电源的“直流输出”上； C.用天平测出重锤的质量； D.释放悬挂纸带的夹子，同时接通电源开关打出一条纸带； E.测量纸带上某些点间的距离； F.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于 增加的动能. 其中没有必要进行或者操作不当的步骤是__B_C_D___.
【学习力-学习方法】
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小案例—哪个是你
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好像天天在玩， 上课没事儿还调皮气老师， 笔记有时让人看不懂， 但一考试就挺好…… 小B
目 录/contents
1. 什么是学习力 2. 高效学习模型 3. 超级记忆法 4. 费曼学习法
什么是学习力
什么是学习力-你遇到这些问题了吗
总是 比别人 学得慢
一看就懂 一做就错 看得懂，但不会做
图1
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.先接通电源后放手，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：从打好点的纸带中挑选点迹清晰且开始的两点间距 接近2 mm的一条纸带，在起始点标上0，以后任取间隔相同时 间的点依次标上1、2、3……. 4.测距离：用刻度尺测出0到1、2、3……的距离，即为对应下 落的高度h1、h2、h3…….
2.两种验证方案
(1)若以重物下落的起始点O为基准，设重物的质量为m，测出重
物自起始点O下落距离h时的速度v，则在误差允许范围内，由计算 得出 12mv2 ＝mgh，机械能守恒定律即被验证.
(2)若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
出重物对应于A点的速度vA，再测出重物由A点下落Δh后经过B点
例3 在验证机械能守恒定律的实验中，质量为m＝1.00 kg的重锤拖 着纸带下落，在此过程中，打点计时器在纸带上打出一系列的点， 在纸带上选取五个连续的点A、B、C、D和E，如图5所示.其中O为重 锤开始下落时记录的点，各点到O点的距离分别是31.4 mm、49.0 mm、 70.5 mm、95.9 mm、124.8 mm.当地重力加速度g＝9.8 m/s2.本实验所用 电源的频率f＝50 Hz.(结果保留三位有效数字)
图7
123
(1)重力势能的减少量是_1_._9_1_1_m__J.动能的增加量是__1_.8_9_m___J. 解析 重力势能的减少量为 ΔEp＝mghOB＝m×9.8×0.195 J＝1.911m J. 重物下落到 B 点时的速度为 vB＝h4ATC≈1.944 m/s 所以重物从开始下落到 B 点增加的动能为 ΔEk＝12mvB 2≈1.89m J.
(3)根据打出的纸带，选取纸带上连续打出的1、2、3、 4四个点如图乙所示.已测出1、2、3、4到打出的第一个 点O的距离分别为h1、h2、h3、h4，打点计时器的打点 周期为T.若代入所测数据能满足表达式gh3＝_______， 则可验证重物下落过程机械能守恒(用题目中已测出的 物理量表示).
解析 根据实验原理，只要验证 ghn＝12vn 2即可验证机械能守恒
典例精析 例1 某同学利用重物自由下落来“验证机械能守恒定律”的实验 装置如图3甲所示.
图3
(1)请指出实验装置中存在的明显错误：打__点__计__时__器__不__能__ _接__“__直__流__电__源__”__(或__打__点__计__时__器__应__接__“__交__流__电__源__”__)_. 解析 从题图甲中的实验装置中发现，打点计时器接在 了“直流电源”上，打点计时器的工作电源是“低压交 流 电 源 ”. 因 此 ， 明 显 的 错 误 是 打 点 计 时 器 不 能 接 在 “直流电源”上.
图5
(1)打点计时器打下点B时，重锤下落的速度vB＝____ m/s， 打点计时器打下点D时，重锤下落的速度vD＝_______ m/s. 解析 vB＝x2ATC＝70.5－2×310.4.0×2 10－3 m/s≈0.978 m/s vD＝x2CTE＝124.8－2×700..502×10－3 m/s≈1.36 m/s
(2)进行实验时，为保证重物下落时初速度为零，应__A____(选填 “A”或“B”). A.先接通电源，再释放纸带 B.先释放纸带，再接通电源 解析 为了使纸带上打下的第1个点是速度为零的初始点，应该 先接通电源，让打点计时器正常工作后，再释放纸带.若先释放纸 带，再接通电源，当打点计时器打点时，纸带已经下落，打下的 第1个点的速度不为零.因此，为保证重物下落的初速度为零，应 先接通电源，再释放纸带.
定律.因此需求解 v3.根据匀变速直线运动规律关系式可得，v3＝
h42－Th2，则有12v3 2＝h48－Th2 22，故只要在误差允许范围内验证 gh3
＝h48－Th2 22成立，就可验证重物自由下落过程中机械能守恒.
答案
h4－h22 8T2
例2 用如图4所示的实验装置验证机械能守恒定律.实 验所用的电源为学生电源，输出电压为6V的交流电和 直流电两种.重锤从高处由静止开始下落，重锤拖着的 纸带上打出一系列的点，对纸带上的点痕进行测量及 相关计算，即可验证机械能守恒定律.
123
⑥滑块通过光电门1和光电门2时，可以确定系统(包括滑块、挡 光条、托盘和砝码)的总动能分别为Ek1＝_12_(_M_＋__m__)_(Δ_l_t1_)2__和Ek2 ＝_12_(_M__＋__m_)_(_Δ_lt2_)_2 _. 解析 滑块通过光电门的速度 v1＝Δlt1，v2＝Δlt2 所以 Ek1＝12(M＋m)v1 2＝12(M＋m)(Δlt1)2 Ek2＝12(M＋m)v2 2＝12(M＋m)(Δlt2)2
123 3.如图8为利用气垫导轨(滑块在该导轨上运动时所受阻力可忽略) 验证机械能守恒定律的实验装置，完成以下填空.
图8
123
实验步骤如下： ①将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1 m，将导轨调至 水平. ②测出挡光条的宽度l和两光电门中心之间的距离s. ③将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块， 要求砝码落地前挡光条已通过光电门2. ④读出滑块分别通过光电门1和光电门2的挡光时间Δt1和Δt2. ⑤用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝码的总 质量m.
(2)在一次实验中，质量为m的重锤自由下落，在纸带上打出 一系列的点，如图乙所示(相邻计数点时间间隔为0.02 s)，长 度单位cm，那么从起点O到打下计数点B的过程中重力势能 的减少量ΔEp＝__0_.4_9_m___ J，此过程中重锤动能的增加量ΔEk ＝_0_._4_8_m__ J(g取9.8 m/s2，结果数据均保留至小数点后两位)； 通过计算，数值上ΔEp__＞__ΔEk(填“＞”、“＝”或“＜”)， 这是因为__纸__带__和__重__锤__运__动__过__程__中__受__到__阻__力__的__作__用___.
123
⑦在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减 少量ΔEp＝__m_g_s__.(重力加速度为g) 解析 系统重力势能的减少量等于托盘和砝码重力势能的减 少量ΔEp＝mgs. ⑧如果满足关系式__Δ_E_p_＝__E_k_2_－_E__k1__，则可认为验证了机械能 守恒定律. 解析 若ΔEp＝Ek2－Ek1，则验证了机械能守恒定律.
答案 见解析
(2)从打下点B到打下点D的过程中，重锤重力势能减小 量ΔEp＝______ J，重锤动能增加量为ΔEk＝________. 解析 ΔEp＝mghBD＝1×9.8×(95.9－49.0)×10－3 J＝0.460 J ΔEk＝12m(vD2－vB 2)＝12×1×(1.362－0.9782) J＝0.447 J.
的速度vB，则在误差允许范围内，由计算得出
1 2mvB
2－12mv A
2
＝
mgΔh，机械能守恒定律即被验证.
二、实验器材 铁架台(带铁夹)、 电磁打点计时器 、重物(带夹子)、 纸带 、复写纸、导线、毫米刻度尺、低压交流电 源(4～6 V).