验证机械能守恒定律实验
实验：验证机械能守恒定律
(4)请你提出一条减小上述差异的改进建议。
分别测出光电门和球心到悬点的长度 L 和 l，计算ΔE k 时，将 v 折算成钢球的速度 v′＝Llv。
热点一 实验原理与实验操作 【例1】(2018·江苏省南通市、泰州市高三第一次模 拟考试)图1甲是“验证机械能守恒定律”的装置， 气垫导轨上安装了1、2两个光电门，滑块上固定一 竖直遮光条，滑块用细线绕过定滑轮与钩码相连， 细线与导轨平行。
实验五 验证机械能守恒定律
误差分析 1.减小测量误差：一是测下落距离时都从0点量起，
一次将各打点对应下落高度测量完，二是多测几 次取平均值。
2.误差来源：由于重物和纸带下落过程中要克服阻
力做功，故动能的增加量ΔE k＝12m v n 2必定稍小于重 力势能的减少量ΔE p＝m ghn，改进办法是调整器材
(2)下列实验步骤操作合理的排列顺序是_A__D_B__C_E__F_ (填写步骤前面的字母)。 A.将打点计时器竖直安装在铁架台上 B.接通电源，再松开纸带，让重物自由下落 C.取下纸带，更换新纸带(或将纸带翻个面)重新做 实验
D.将重物固定在纸带的一端，让纸带穿过打点计 时器，用手提着纸带
E.选择打点清晰，1、2两点距离接近2 mm的一条 纸带，用刻度尺测出物体下落的高度h1，h2，h3…hn， 计算出对应的瞬时速度v1，v2，v3…vn
的安装，尽可能地减小阻力。
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、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.纸带选择：纸带要选打点清晰，且1、2两点距离 接近2 mm的纸带，以确保物体做自由落体运动。
物理必修二实验：验证机械能守恒定律
mgh＝
1 2
mv2
【实验原理】
利用打点计时器打出的纸带，测
出重物下落的高度h，利用时间t内的 平均速度等于该段时间中点时刻的瞬 时速度，算出对应时刻的瞬时速度v ，即可验证机械能是否守恒。
h
只要绘出v2与h的关系图像，当斜率等
于两倍当地重力加速度时，则可验证机械能
V
守恒，不需要测量重锤的质量m
本实验的目标是验 证机械能守恒，即：
v=gt成立的前提条 件是自由落体
自由落体有： v2 2gh
正确方法是通过纸带中平均速度等于中间时刻的瞬时速度计 算各点的瞬时速度，从而计算动能
验证机械能 守恒定律
高中物理必修二
验证机械能守恒定律实验目来自 实验原理 实验器材 实验过程 实验反思
【实验目的】 验证机械能守恒定律。
【实验原理】
如果忽略空气的阻力，这时物体的机械能
守恒，即重力势能的减少等于动能的增加。设 物体的质量为m，下落距离为h时物体的瞬时速 度为v，则势能减少mgh，动能增加，1mv2 故有
【实验反思】
2. 实验中为什么重力势能的减少总是略大于重锤动能的增加？
答：由于纸带与打点计时器县限位孔间存在摩擦，所以重 锤重力势能的损耗除了转化为动能以外，还由部分因为发 热损耗了，所以重力势能损耗总是大于动能的获得。
【实验反思】
3. 计算纸带上点的速度时，有同学认为“直接利用v=gt计算各点的瞬 时速度，同样能够验证机械能守恒。”该同学的做法是否正确？如 果不正确，请说出正确的处理方法。
【实验器材】
铁架台（带铁夹）、电火花计时器或打点 计时器、直尺、重锤、纸带、复写纸片、导线、 电源。
【实验内容】
【实验反思】
实验验证机械能守恒定律
实验:验证机械能守恒定律【知能准备】1.实验目的：验证机械能守恒定律2.实验原理：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可以相互转化，但总的机械能守恒。
设某时刻物体的瞬时速度为V ，下落高度为h ，则有：mgh ＝mv 2/2 。
故可利用打点计时器测出重物下落时某时刻的瞬时速度及下落的高度，即可验证机械能是否守恒。
3.实验器材： 打点计时器、刻度尺 、 电源、纸带、复写纸片、重物、带有铁夹台、导线两根4.实验步骤：（1）如图2-9-1所示，将纸带固定在重物上，让纸带穿过打点计时器；⑵用手握着纸带，让重物静止地靠近打点计时器，然后接通电源，松开纸带，让重物自由落下，纸带上打下一系列小点。
⑶更换纸带,用同样的方法再打几条以备选用.⑷从几条打下点的纸带中挑选第一、二点间距离接近2mm 且点迹清楚的低带进行测量，测出一系列各计数点到第一个点的距离d 1、d 2，据公式Vn Td d n n 211-+-=，计算物体在打下点1、2……时的即时速度v 1、v 2……，计算相应的动能的增加值。
⑸用刻度尺测量纸带从点O 到点1、2……之间的距离h 1、h 2……，计算出相应减少的重力势能。
⑹计算各点对应的势能减少量mgh ，以及增加的动能mv 2/2，并进行比较。
【同步导学】1.原理理解：⑴因为打点计时器每隔0.02 s 打点一次，在最初的0.02 s 内物体下落距离应为0.002 m ，所以应从几条纸带中尽量挑选点迹清晰呈一直线且第一、二点间接近2 mm 的纸带进行测量；二是在纸带上所选的点应该是连续相邻的点，每相邻两点时间间隔 t =0.02 s.⑵因为不需要知道物体在某点动能和势能的具体数值，所以不必测量物体的质量 m ，而只需验证n n gh v =221就行了。
例1:在验证机械能守恒定律的实验中，得到了一条如图2-9-2所示的纸带，纸带上的点记录了物体在不同时刻的位置，当打点计时器打点4时，物体的动能增加的表达式为△E k =物体重力势能减小的表达式为 △E P = ，实验中是通过比较 来验证机械能守恒定律的（设交流电周期为T ）。
机械能守恒定律说课稿 实验验证《机械能守恒定律》的说课稿(优秀6篇)
机械能守恒定律说课稿实验验证《机械能守恒定律》的说课稿(优秀6篇)在教学工作者实际的教学活动中，时常要开展说课稿准备工作，编写说课稿是提高业务素质的有效途径。
那么问题来了，说课稿应该怎么写？如下是勤劳的编辑给大家分享的实验验证《机械能守恒定律》的说课稿【优秀6篇】，欢迎阅读，希望对大家有所帮助。
能量守恒定律说课稿篇一一。
教学内容：第九节实验：验证机械能守恒定律第十节能量守恒定律与能源二。
知识要点：1.会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度。
掌握验证机械能守恒定律的实验原理。
通过用纸带与打点计时器来验证机械能守恒定律，体验验证过程和物理学的研究方法。
培养学生的观察和实践能力，培养学生实事求是的科学态度。
2.理解能量守恒定律，知道能源和能量耗散。
通过对生活中能量转化的实例分析，理解能量守恒定律的确切含义。
三。
重难点解析：1.实验：验证机械能守恒定律实验目的：验证机械能守恒定律。
实验原理：通过实验，分别求做自由落体运动物体的重力势能的减少量和相应过程动能的增加量。
若二者相等，说明机械能守恒，从而验证机械能守恒定律：△ep=△ek实验器材打点计时器及电源、纸带、复写纸、重物、刻度尺、带有铁夹的铁架台、导线。
实验步骤：（1）如图所示装置，将纸带固定在重物上，让纸带穿过打点计时器。
（2）用手握着纸带，让重物静止地靠近打点计时器的地方，然后接通电源，松开纸带，让重物自由落下，纸带上打下一系列小点。
（3）从打出的几条纸带中挑选一、二点间的距离接近2mm且点迹清晰的纸带进行测量，记下一个点的位置o，并在纸带上从任意点开始依次选取几个计数点1、2、3、4…，并量出各点到o点的距离h1、h2、h3…，计算相应的重力势能减少量，mgh。
如图所示。
（4）依步骤（3）所测的各计数点到o点的距离hl、h2、h3…，根据公式vn=计算物体在打下点l、2…时的即时速度v1、v2…。
计算相应的动能（5）比较实验结论：在重力作用下，物体的重力势能和动能可以互相转化，但总的机械能守恒。
实验七 验证机械能守恒定律
实验七验证机械能守恒定律装置原理图实验步骤注意事项1.安装器材：将打点计时器固定在铁架台上，用导线将打点计时器与电源相连。
2.打纸带：用手竖直提起纸带，使重物停靠在打点计时器下方附近，先接通电源，再松开纸带，让重物自由下落，打点计时器就在纸带上打出一系列的点，取下纸带，换上新的纸带重打几条(3～5条)纸带。
3.选纸带：从打出的几条纸带中选出一条点迹清晰的纸带。
1.安装：打点计时器竖直安装，纸带沿竖直方向拉直。
2.重物：选密度大、质量大的金属块，且在靠近打点计时器处释放。
3.选带：点迹清晰，且第1个点、第2个点间距离接近2 mm。
4.速度：v n＝h n＋1－h n－12T数据处理方案一：利用起始点和第n点计算代入mgh n和12m v2n，如果在实验误差允许的范围内，mgh n和12m v2n相等，则验证了机械能守恒定律。
方案二：任取两点计算(1)任取两点A、B，测出h AB，算出mgh AB。
(2)算出12m v2B－12m v2A的值。
(3)在实验误差允许的范围内，若mgh AB＝12m v2B－12m v2A，则验证了机械能守恒定律。
方案三：图像法从纸带上选取多个点，测量从第一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，根据实验数据作出12v2－h 图像。
若在误差允许的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考点一教材原型实验例1如图1甲所示是用“落体法”验证机械能守恒定律的实验装置(g取9.80 m/s2)。
图1(1)选出一条清晰的纸带如图乙所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点，A、B、C为三个计数点，打点计时器通以频率为50 Hz的交变电流。
用分度值为1 mm 的刻度尺测得OA＝12.41 cm，OB＝18.90 cm，OC＝27.06 cm，在计数点A和B、B和C之间还各有一个点，重锤的质量为1.00 kg。
根据以上数据算出：当打点计时器打到B点时重锤的重力势能比开始下落时减少了________J，此时重锤的速度v B＝________m/s，此时重锤的动能比开始下落时增加了________J(结果均保留3位有效数字)。
实验七验证机械能守恒定律
2.（2023·江苏扬州中学模拟）某同学设计出如图1所示的实验装置来验证机 械能守恒定律。让小球自由下落，下落过程中小球的球心经过光电门1和光 电门2，光电计时器记录下小球通过光电门的时间Δt1、Δt2，已知当地的重 力加速度为g。
目录
（1）该同学先用螺旋测微器测出小球的直径如图2所示，则其直径d
比实际值偏小，从而使瞬时速度的测量值增大。
答案 （3）增大
目录
（4）已知重锤A和B的质量均为M，某小组在重锤B下面挂质量为m的重物C由静
止释放验证系统运动过程中的机械能守恒，某次实验中从纸带上测量A由静止上
升h高度时对应计时点的速度为v，则验证系统机械能守恒定律的表达式
是
。
目录
目录
【典例4】 （2023·江苏南京高三月考）图甲是“验证机械能守恒定律”的装置， 气垫导轨上安装了1、2两个光电门，滑块上固定一竖直遮光条，滑块用细线绕 过定滑轮与钩码相连，细线与导轨平行。
重物动能的增加量为
。
目录
目录
（3）该同学在纸带上选取多个计数点，测量它们到起始点O的距离为h，计算对
应计数点的重物速度为v，得到如图丙所示的v2－h图像，由图像可求出当地的重
力加速度g＝
m/s2。
答案 （3） 9.70
目录
【典例2】 （2023·江苏溧阳市高三月考）在“验证机械能守恒定律”的学
第五章 机械能 实验七 验证机械能守恒定律
目 录 CONTENT
01 立足“四层”·夯基础 02 着眼“四翼”·探考点
立足“四层”·夯基础
目录
一、实验目的 验证机械能守恒定律。 二、实验原理
目录
2.速度的测量
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）。
第6讲 实验：验证机械能守恒定律
五、数据处理 1．求瞬时速度
由公式 vn＝hn＋12－Thn－1可以计算出重物下落 h1、h2、h3、…的高度时对应的 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 ghn 和12v2n，如果在实验误差允许 的范围内，ghn＝12v2n，则验证了机械能守恒定律。 方法二：任取两点 A、B，测出 A、B 两点距离 hAB，算出 ghAB 和12vB2 －12v2A 的值，如果在实验误差允许的范围内，ghAB＝12v2B－12v2A，则验证了机械能 守恒定律。
在下列器材中，还必须使用的两种器材是________。
A．交流电源
B．刻度尺
C．天平(含砝码)
(3)实验中，先接通电源，再释放重物，得到如图乙所示的一条纸带。在纸带
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
左端固定，右端在 O 点；在 O 点右侧的 B、C 位置各安装一个光电门，计 时器(图中未画出)与两个光电门相连。先用米尺测得 B、C 两点间距离 s， 再用带有遮光条的滑块压缩弹簧到某位置 A，由静止释放，计时器显示遮 光条从 B 到 C 所用的时间为 t，用米尺测量 A、O 之间的距离 x。
(1)计算滑块离开弹簧时速度大小的表达式是 v＝________。
(2)为求出弹簧的弹性势能，还需要测量________。(选填字母序号)
A．弹簧原长
B．当地重力加速度
3．第 2 题也可以利用计算法验证机械能守恒。计算法需要知道当地的重力 加速度，通过计算重力势能的减少量与动能的增加量是否相等验证机械 能守恒。
机械能守恒经典实验
机械能守恒经典实验机械能守恒是经典物理力学中的重要概念之一，它指的是在一个封闭系统中，机械能的总量保持不变。
也就是说，机械能的转化只是从一种形式转化为另一种形式，而总量不变。
下面将介绍10个经典的机械能守恒实验。
1. 弹簧振子实验弹簧振子实验是研究机械能守恒的经典实验之一。
在实验中，将一个弹簧与一质点相连接，质点在弹簧的作用下做简谐振动。
在振动过程中，弹簧势能和质点的动能相互转化，但总的机械能保持不变。
2. 自由落体实验自由落体实验是研究机械能守恒的另一个经典实验。
在实验中，将一个物体从一定高度自由落体，当物体下落的过程中，势能逐渐减小，而动能逐渐增大，但总的机械能保持不变。
3. 滑块实验滑块实验是研究机械能守恒的常见实验之一。
在实验中，将一个质点放置在一个斜面上，并用力将其推动，质点在斜面上下滑动的过程中，势能和动能相互转化，但总的机械能保持不变。
4. 摆锤实验摆锤实验是研究机械能守恒的重要实验之一。
在实验中，将一根线固定在一个固定点上，并将一个质点挂在线的另一端，质点在摆动的过程中，势能和动能相互转化，但总的机械能保持不变。
5. 弹射实验弹射实验是研究机械能守恒的实验之一。
在实验中，将一个弹簧与一质点相连接，并将弹簧压缩，然后释放弹簧，质点在弹簧的作用下被弹射出去，在弹射的过程中，弹簧势能转化为质点的动能，但总的机械能保持不变。
6. 滚动实验滚动实验是研究机械能守恒的实验之一。
在实验中，将一个物体从一定高度滚动下来，滚动的过程中，势能逐渐减小，而动能逐渐增大，但总的机械能保持不变。
7. 齿轮实验齿轮实验是研究机械能守恒的实验之一。
在实验中，将两个或多个齿轮相互嵌合，当其中一个齿轮转动时，其他齿轮也会跟着转动，齿轮的转动过程中，机械能在齿轮之间转化，但总的机械能保持不变。
8. 滑轮实验滑轮实验是研究机械能守恒的实验之一。
在实验中，将一个质点与一滑轮相连接，质点在滑轮的作用下上升或下降，滑轮的转动会导致势能和动能的转化，但总的机械能保持不变。
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？
实验：验证机械能守恒定律
实验：验证机械能守恒定律
一 、自由落体运动来验证机械能守恒定律 1、实验原理和器材：
（1）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 ＝1
2
m v n 2，则机械能守恒定律得到验证．
粘贴纸带：
处理数据： 计数点 l 2 3 下落高度 速度 势能减少量 动能增加量
结论
（2）选取任取两点A 、B .
如果在实验误差允许范围内mgh AB ＝12m v B 2－1
2m v A 2，则机械守恒定律得到验证．
粘贴纸带： 数据处理 计数点 A B
下落高度 速度
势能减少量 动能增加量
结论
实验误差分析：
本实验的误差主要是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． 3、实验注意事项：
(1)安装打点计时器时，要使两限位孔的中线在同一竖直线上，以减小摩擦阻力． (2)应选用质量和密度较大的重物．
(3)实验时，应先接通电源，让打点计时器正常工作后再松开纸带让重物下落． (4)本实验中的几种验证方法均不需要测重物的质量m .
(5)速度不能用v ＝gt 或v ＝2gh 计算，应根据纸带上测得的数据，用v n ＝h n ＋1－h n －1
2T 计算瞬时速度．。
第7.9节_实验：验证机械能守恒定律
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后再松开纸
带．
3．验证机械能守恒时，可以不测出物体质量，只要比较
守恒．
和ghn是否相等即可验证机械能是否
4．测量下落高度时，为了减小测量值h的相对误差，选取
精品课件
5．速度不能用vn＝gtn或vn＝
要认为加
计算，因为只
速度为g，机械能当然守恒，即相当于用机械能守
恒定
度比
律验证机械能守恒定律，况且用vn＝gtn计算出的速
实际值大，会得出机械能增加的错误结论，而因为
摩擦
精品课件
阻力的影响，机械能应该减小，所以速度应从纸带
增加量为
mv2，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．
精品课件
2．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vt＝
计算打第n个点瞬时速度
的方法是：测出第n个点的相邻前后两段相等时间T内下落的
距离xn和xn＋1，由公式vn＝
算出，如图实－2－1所示．
计算出各点对
应的瞬时速度v1、精v品2、课件v3、v4 ….
5．守恒验证
方法一：利用起始点和第n点计算．代入ghn和 如果在实验误差允许的范围内，ghn＝
则说明机械能守恒定律是正确的．
方法二：任取两点计算
(1)任取两点A、B测出hAB，算出ghAB.
(2)算出
精品课件
的值．
方法三：图象法．从纸带上选取多个点，测量从
【物理】实验：验证机械能守恒定律(课件)
C.实验中应先接通电源，后释放纸带，故C错误；D.不可以利用公式来求解瞬时速度，因为利用此公式可以得到 恒成立，不能体现实验验证，故D错误。故选AB。
8.某实验小组利用重物下落验证机械能守恒定律。
(1)下图是四位同学释放纸带瞬间的照片，操作最合理的是________。
A. B. C. D.
【详解】[1]实验释放纸带时，应使重物靠近打点计时器，纸带处于竖直状态，手提着纸带上端。故选A。
(2)关于此实验，下列说法中正确的是________。
A.打点计时器安装时，要使两限位孔的中线在同一竖直线上，以减小摩擦阻力B.重物的质量可以不测量C.实验中应先释放纸带，后接通电源D.可以利用公式来求解瞬时速度
5.实验小组用“自由落体法”验证机械能守恒定律，实验装置如图所示，下列操作或分析中正确的是( )
A.必须要称出重锤的质量B.打点计时器两限位孔必须在同一竖直线上C.实验时，应先释放重锤，再打开电源D.可以用或计算某点的速度
√
【详解】 由于验证机械能守恒表达式中重锤的质量可以约去，所以不需要称出重锤的质量，故A错误； 为了减小摩擦阻力的影响，打点计时器两限位孔必须在同一竖直线上，故B正确； 为了充分利用纸带，实验时，应先打开电源，再释放重锤，故C错误；不可以用或计算某点的速度，因为这样就默认了机械能守恒，失去了验证的意义，故D错误。故选B。
5. 速度不能用或计算，应根据纸带上测得的数据，利用计算瞬时速度。
1.利用如图装置做“验证机械能守恒定律”实验，不需要使用的器材是( )
实验6 验证机械能守恒定律
4．测量下落高度时，为了减小测量值 h 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 60～80 cm 之间。
5．不需测出物体质量，只需验证12v2n＝ghn 即可。
6．速度不能用 vn＝gtn 或 vn＝ 2ghn计算，因为只要认为加速度为 g， 机械能当然守恒，即相当于用机械能守恒定律验证机械能守恒定律，所以 速度应从纸带上直接测量计算。同样的道理，重物下落的高度 h，也只能用 刻度尺直接测量，而不能用 hn＝12gt2n或 hn＝2vg2n计算得到。
m/s≈1.75 m/s，则动能的增加量为：ΔEk＝12mv2B＝12×1.00×1.752 J≈1.53 J。
(2)从图象中可以看出，当物体下落的高度为 0 时，物体的速度不为 0，
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 vn＝hn＋12－Thn－1计算出打点 1、点 2、点 3…时重物的瞬时速 度 v1、v2、v3…。
2．验证守恒 方法一：利用起始点和第 n 点计算。计算 ghn 和12v2n，如果在实验误差 允许的范围内，ghn＝12v2n，则验证了机械能守恒定律。(此方法要求所选纸 带必须点迹清晰且第 1、2 两点间距离接近 2 mm) 方法二：任取两点计算。 ①任取两点 A、B 测出 hAB，算出 ghAB。 ②算出12v2B－12v2A的值。 ③在实验误差允许的范围内，如果 ghAB＝12v2B－12v2A，则验证了机械能 守恒定律。
实验六 验证机械能 守恒定律
验证机械能守恒定律。
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12mv2，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。
高中物理实验验证机械能守恒定律
实验七 验证机械能守恒定律【实验目的】1、验证机械能守恒定律。
2、测定重物下落的加速度。
【实验原理】当物体自由下落时，如果忽略空气阻力，物体机械能守恒，即重力势能的减少量△E p 等于动能的增加量△E k 。
设物体的质量为m ，下落高度为h 时的速度为v ，则有21mv 2=mgh 即 gh=21v 2测出物体下落到不同位置时的即时速度和下落高度，看上式在误差范围内是否相等，若相等就验证机械能守恒定律。
【实验器材】1、电火花计时器，2、纸带4条，3、C 形夹，4、重锤，5、刻度尺，6、地毯。
【注意事项】1、 应先接通电源然后才释放纸带。
2、 安装电火花计时器，两个限位孔要上下对正以保证纸带处于竖直方向，减少重锤下落过程中限位孔对纸带的摩擦阻力。
【实验步骤】1、用C 形夹将电火花计时器固定在桌子边上，插好电源。
2、把两条纸带固定在重锤上，另一端一条穿过限位孔从墨粉纸下面经过，另一条从墨粉纸上面经过。
手持纸带保持竖直方向，接通电源，松手让重锤牵引纸带下落，打点计时器在纸带上打出一系列点。
3、重复打出几条纸带，从中挑选第一，二两点的距离接近2mm.并且点迹清晰的纸带进行测量。
4、把选取的纸带的的第一个点记为0点，每过5个点选为一个记数点，依次标记为A、B、C、D、E（中间的点有的未画出）。
如图所示5、依次用刻度尺量出OA、AB、BC、CD、DE的距离记为s1、s2、s3、s4、s5量出OA、OB、OC、OD、OE的距离记为h。
、h1、h2、h3、h4。
并记入表中。
6、用公式依次算出记数点B、C、D的即时速度并填入表中。
7、计算从0点算起物体运动到B、C、D所对应点增加的动能△E k 和减少的势能△E P并填入表中。
8、比较△E k和△E P在误差允许范围内是否相等。
【实验改进】实验按照课本是将电火花计时器.或是将电磁打点计时器用铁夹固定在铁架台上，铁架台放在实验桌子上，重锤下落在桌子上，这样设计有些弊病，第一，打点计时器架设不稳，给实验带来误差。
实验6 验证机械能守恒定律
命题点一 命题点二
典例3某同学用如图1所示的装置验证机械能守恒定律。一根细 线系住钢球,悬挂在铁架台上,钢球静止于A点。光电门固定在A的 正下方,在钢球底部竖直地粘住一片宽度为d的遮光条。将钢球拉 至不同位置由静止释放,遮光条经过光电门的挡光时间t可由计时 器测出,取v= 作为钢球dt 经过A点时的速度。记录钢球每次下落的 高度h和计时器示数t,计算并比较钢球在释放点和A点之间的势能 变化大小ΔEp与动能变化大小ΔEk,就能验证机械能是否守恒。
第五章
实验6 验证机械能守恒定律
必备知识
关键能力
对应演练
-8-
命题点一 命题点二
(1)对于该实验,下列操作中对减小实验误差有利的
是
。
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,撒手释放重物
第五章
实验6 验证机械能守恒定律
更换纸带重复做3~5次实验。
3.选纸带:分两种情况说明
(1)用12 ������������������ 2=mghn 验证时,应选点迹清晰,且 1、2 两点间距离小 于或接近 2 mm 的纸带。
(2)用12
������������������ 2
−
1 2
������������������ 2 =mgΔh
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
实验 验证机械能守恒定律
vA
hA
A
1 1 2 2 mvA mghA mvB mghB 2 2 B 1 1 hB vB 2 2 mgh mvB mvA 2 2 有时为了方便，甚至可以从静止下落的起点O点开始研究， 当下落到任意位置时有：
？
？
1 2 mgh mv 2
？
要验证该式是否 成立，需要测量哪 些物理量？
6、注意：
速度不能用
v＝gt
或
v 2gh 计算，因为只要认
为加速度为g，机械能当然守恒，即相当于用机械能守恒定律
验证机械能守恒定律，况且用v＝gt计算出的速度比实际值大 ，会得出机械能增加的结论，而因为摩擦阻力的影响，机械 能应该减小，所以速度应从纸带上直接测量计算。
【例1】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直接测量的有____ C 需要计算得到的有_______ D 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的瞬时速度
实验: 验证机械能守恒定律
一、实验目的 通过“自由落体运动”验证 机械能守恒定律。
当“阻力＜＜重力”时，机 械能近似守恒。
二、实验原理
O
自由落体运动中，若以地面为参考面，下 落过程中任意两点A和B的机械能分别为：
1 2 1 2 E A mv A mgh A E B mv B mgh B 2 2 为了验证机械能守恒，只需验证：
就无关紧要了，所以只要后面的点迹清晰就可选用。
4、数据处理：
方法一：利用起始点0和第n点验证: (1)测量起点0和第n点之间的距离hn ，计算出第n点的速度 vn 1 (2)代入: mgh n mvn 2 方程验证。 2 方法二：任取两点A、B验证: (1) 测出A、B的高度差hAB ，算出A、B两点的速度vA、vB 1 1 2 2 (2)代入: mghAB mvB 方程验证。 mvA 2 2
验证机械能守恒定律实验
实验：验证机械能守恒定律一、实验目的：通过实验验证机械能守恒定律． 二、实验原理如图1所示，质量为m 的物体从O 点自由下落，以地面作为零重力势能面，如果忽略空气阻力，下落过程中任意两点A 和B 的机械能守恒 即12mv 2A ＋mgh A ＝12mv 2B ＋mgh B 上式亦可写成12mv 2B －12mv 2A ＝mgh A －mghB .等式说明，物体重力势能的减少等于动能的增加．为了方便，可以直接从开始下落的O 点至任意一点(如图1中A 点)来进行研究，这时应有：12mv 2A ＝mgh ，即为本实验要验证的表达式，式中h 是物体从O 点下落至A 点的高度，v A 是物体在A 点的瞬时速度． 三、实验器材打点计时器，低压交流电源，带有铁夹的铁架台，纸带，复写纸，带夹子的重物，刻度尺，导线两根． 四、实验步骤1．安装置：按图2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：分两种情况说明(1)用12mv 2n ＝mgh n 验证时，应选点迹清晰，且1、2两点间距离略小于或接近2 mm 的纸带．(2)用12mv 2B －12mv 2A ＝mg Δh 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，只要后面的点迹清晰就可选用．TS S v n n n 211-++=五、数据处理方法一：利用起始点和第n 点计算代入mgh n 和12mv 2n ，如果在实验误差允许的条件下，mgh n和12mv 2n 相等，则验证了机械能守恒定律． 方法二：任取两点计算(1)任取两点A 、B 测出h AB ，算出mgh AB .(2)算出12mv 2B －12mv 2A 的值．(3)在实验误差允许的条件下，若mgh AB ＝12mv 2B －12mv 2A ，则验证了机械能守恒定律．方法三：图象法212轴，以h为横轴，根据实验数据作出12v2－h图线．若在误差允许的范围内图线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．六、误差分析1．本实验中因重物和纸带在下落过程中要克服各种阻力(如空气阻力、打点计时器阻力)做功，故动能的增加量ΔE k稍小于重力势能的减少量ΔE p，即ΔE k<ΔE p，这属于系统误差．改进的办法是调整器材的安装，尽可能地减小阻力．2．本实验的另一个误差来源于长度的测量，属偶然误差．减小误差的办法是测下落距离时都从0点量起，一次将各打点对应的下落高度测量完，或者多次测量取平均值来减小误差．七、注意事项1．打点计时器要稳定的固定在铁架台上，打点计时器平面与纸带限位孔调整在竖直方向，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，可使空气阻力减小．3．实验中，需保持提纸带的手不动，且保证纸带竖直，待接通电源，打点计时器工作稳定后，再松开纸带．4．测下落高度时，要从第一个打点测起，并且各点对应的下落高度要一次测量完．5．速度不能用v n＝gt n或v n＝2gh n计算，因为只要认为加速度为g，机械能当然守恒，即相当于用机械能守恒定律验证机械能守恒定律，况且用v n＝gt n计算出的速度比实际值大，会得出机械能增加的结论，而因为摩擦阻力的影响，机械能应该减小，所以速度应从纸带上直接测量计算．同样的道理，重物下落的高度h，也只能用刻度尺直接测量，而不能用hn ＝12gt2n或h n＝v2n2g计算得到．6.因为打点计时器每隔 s打点一次，在最初的 s内物体下落距离应为 m，所以应从几条纸带中选择第一、二两点间距离接近两年 2 mm 的纸带进行测量；二是在纸带上所选的点就是连续相邻的点，每相邻两点时间间隔 t = s.7.因为不需要知道物体在某点动能和势能的具体数值，所以不必测量物体的质量 m，8.必须先接通电源，让打点计时器正常工作后才能松开纸带让重物下落。
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图 象 法 处 理 数 据
1 2 gh = 2 v
1 2 2 v 为什么 图象通 过原点 ？ 0 该图象 的斜率 表示什 么？
h
1.在“验证机械能守恒定律”的实验中： (1)现有器材是：打点计时器；低压电源；纸带；带 夹子的重物；刻度尺；天平；导线；铁架台。其中 天平 。 该实验不需要的器材是______ (2)实验中，要从几条打上点的纸带中挑选第一、二 两点间的距离接近 _____mm并且点迹清晰的纸带进 行测量。 2 2
测量点n 高度hn /m 速度vn /m/s 势能EP /J 动能EK /J
1
2
3
4
5
6
6．用公式vn=(hn+1-hn-1)/2t，计算出各点的瞬 时速度v1、v2、v3……并记录在表格中． 7．计算各点的重力势能的减少量mgh。和动 能的增加量，并进行比较．看是否相等，将数 值填人表格内．
问 题 1
1 gt2 = 1×9.8×0.022m ≈2×10-3m = 2 mm x=2 2
纸带上的头两个点间的距离应接近2mm。
思 考
可以回避起始点（即处理纸带时可以不用到起始 点） 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： EKA＋mgΔh＝EKB
思 考
纸带
打点计时器
铁架台
？
夹子
重物
• 思考题
• 重物选取的原则是什么?为什么? • 密度比较大，质量相对比较大，可以减小因为空 气阻力带来的误差． • 实验中还有哪些应该注意的地方? • 计时器要稳定在铁架台上，计时器平面与纸带限 位孔调整在竖直方向，铁架台放在桌边，计时器 距地面的距离大约是1 m． • 这样做的目的是什么? • 计时器平面与纸带限位孔在竖直方向上的目的是 减小摩擦以减小实验误差的产生，铁架台放在桌 边有利于重物下落到地面上，计时器距地面的距 离较大的目的是能够有充足的时间使重物下落， 以便在纸带上能够打出较多的点，有利于进行计 算．
实 验 步 骤
• 1．把打点计时器安装在铁架台上，用导线将学生 电源和打点计时器接好． • 2．把纸带的一端用夹子固定在重锤上，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，待计时器打点稳定后再松开纸带， 让重锤自由下落，打点计时器应该在纸带上打出 一系列的点． • 4．重复上一步的过程，打三到五条纸带． • 5．选择一条点迹清晰且第l、2点间距离接近2 mm的纸带，在起始点标上0，以后各点依次为1、 2、3……用刻度尺测量对应下落的高度 h1\h2\h3，……记人表格中．
2.为了验证物体在自由下落过程中机械能是守恒的，将 m=0.5kg的重物系上一纸带，并将纸带穿过打点计时器， 当重物自由下落时，得到如图所示的记录纸带，已知打 点周期T=0.02s（设当地的重力加速度g=9.9m/s2） ①计算打A、B两点时重物下落的速率 1.5m/s 2.1m/s VA=_________________ ，VB=_____________ ． ②以A、B两点为例，验证机械能是否守 0.53J ．结论 0.54J 恒?△Ek=_____________ ，mgh=_______________ 在误差允许范围内机械能守恒． ． _____________________________
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。
问 题 起始点
2
1 2 gh = 2 v
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？
h=gt /2=10×0.02 /2=0.002m=2mm
(3)某学生在实验中器材安装正确，操作规范，所用 交流电的频率为50Hz，但验证结果是重物增加的动 能稍小于它减少的重力势能，其主要原因是 纸带受到的摩擦和空气阻力做负功 _______________________________________ 。
3.在验证机械能守恒定律时，将重物自由下落，纸带 记录如图所示．（计算结果取2位有效数字）T=0.02s 图中纸带左端为与重物相连端，0点为重物静止时所记 录的点，ABC三个记数点为打点计时之点，则重物下 落hB距离时，其速度VB可用计算式VB=_________ (AB+BC)/2T 1.6 进行计算，根据图示数据求出VB=__________m/s ；重 1.5J 物重力势能减少量为___________ ，动能增加量为 __________________ ，两者不完全相同的原因是 1.3J __________________ ． 下落过程中 ,重物克服摩擦和空气阻力做功 ,部分机械能转化为内能 实验中需要的测量仪器是 打点计时器,刻度尺 _____________________________．
实验：验证机械能守恒定律
2、实验原理
研究在自由落体运动中：
O
E ？ k＝ E p
方案1：从起点开始计算
h
A
v1
h
1 2 mv ? mgh 2
B
方案2：从一般位置开始计算
1 2 1 2 mv2 - mv1 ? mg h 2 2
v v2
D
C
实 验 器 材
实验器材：打点计时器、纸带、复写纸、重物、刻 度尺、铁架台（带铁夹）、学生电源等。
如何测量物体的瞬时速度?
vB = vAC
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。