实验《验证机械能守恒定律》
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。
实验6：验证机械能守恒定律
图5-5-4
图5-5-5
热点一
实验原理和操作
【例1】关于验证机械能守恒定律实验，下面列出一些实验步骤： 】关于验证机械能守恒定律实验，下面列出一些实验步骤： A.用天平称出重物和夹子的质量 用天平称出重物和夹子的质量 B.将重物系在夹子上 将重物系在夹子上 C.将纸带穿过打点计时器，上端用手提着，下端夹在系有重物的夹子上，再把纸带向上 将纸带穿过打点计时器， 将纸带穿过打点计时器 上端用手提着，下端夹在系有重物的夹子上， 拉，让夹子静止靠近打点计时器处 D.把打点计时器接在学生电源的交流输出端，把输出电压调至 V(电源暂不接通 把打点计时器接在学生电源的交流输出端， 电源暂不接通) 把打点计时器接在学生电源的交流输出端 把输出电压调至6 电源暂不接通 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线上 把打点计时器用铁夹固定到放在桌边的铁架台上， 把打点计时器用铁夹固定到放在桌边的铁架台上 F.在纸带上选取几个点，进行测量并记录数据 在纸带上选取几个点， 在纸带上选取几个点 G.用秒表测出重物下落时间 G.用秒表测出重物下落时间 H.接通电源，待打点计时器工作稳定后释放纸带 接通电源， 接通电源 I.切断电源 切断电源 J.更换纸带，重新进行两次实验 更换纸带， 更换纸带 K.在三条纸带中，选出较好的一条 在三条纸带中， 在三条纸带中 L.进行计算，得出结论，完成实验报告 进行计算， 进行计算 得出结论， M.拆下导线，整理器材 拆下导线， 拆下导线 对于本实验以上步骤中，不必要的有_______； 对于本实验以上步骤中，不必要的有 A G ；正确步骤的合理顺序是 ________________________(填写代表字母 。 填写代表字母)。 EDBCHIJKFLM 填写代表字母 解析】根据实验原理和操作步骤可知不必要的有A、 ；正确步骤的合理顺序是E、 【解析】根据实验原理和操作步骤可知不必要的有 、G；正确步骤的合理顺序是 、 D、B、C、H、I、J、K、F、L、M 、 、 、 、 、 、 、 、 、 【名师支招】熟悉本实验的原理和操作步骤是解题的关键。 名师支招】熟悉本实验的原理和操作步骤是解题的关键。
高中物理实验【验证机械能守恒定律】内容+典例
图1图2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 －mgh B . 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．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12mv2B－12mv2A的值．(3)在实验误差允许的条件下，若mgh AB＝12mv2B－12mv2A，则验证了机械能守恒定律．方法三：图象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h n＝12gt2n或h n＝v2n2g计算得到．记忆口诀自由落体验守恒，阻力减小机械能.仪器固定竖直向，先开电源物后放.开头两点两毫米，从头验证式容易.不管开头看清晰，任取两点就可以.图象验证也很好，关键记住两坐标.例1某实验小组在做“验证机械能守恒定律”实验中，提出了如图3所示的甲、乙两种方案：甲方案为用自由落体运动进行实验，乙方案为用小车在斜面上下滑进行实验．图1(1)组内同学对两种方案进行了深入的讨论分析，最终确定了一个大家认为误差相对较小的方案，你认为该小组选择的方案是__________，理由是_______________________________。
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 ）。
实验06 验证机械能守恒定律(解析版)
实验六 验证机械能守恒定律（解析版）1.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mv 2,看它们在实验误差允许12的范围内是否相等,若相等则验证了机械能守恒定律。
(2)计算点n 速度的方法:测出点n 与相邻前后点间的距离x n 和x n+1,如图所示,由公式v n =或v n =x n +x n +12T算出。
ℎn +1-ℎn -12T2.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)。
3.实验步骤 (1)安装置: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m =mgh n 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。
若1、2两点间的12v n 2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m -m =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,这样纸带上12v B 212v A 2打出的第1、2两点间的距离是否为2 mm 就无关紧要了,只要后面的点迹清晰就可选用。
4.数据分析 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情况下,gh n =,则验证了机械能守恒定律。
12v n 212v n 2方法二:任取两点计算。
(1)任取两点A 、B ,测出h AB ,算出gh AB ; (2)算出-的值;12v B 212v A 2(3)在实验误差允许的情况下,若gh AB =-,则验证了机械能守恒定律。
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．
实验七 验证机械能守恒定律
实验七 验证机械能守恒定律1．实验目的验证机械能守恒定律。
2．实验原理(如图1所示) 通过实验，求出做自由落体运动物体的重力势能的减少量和对应过程动能的增加量，在实验误差允许范围内，若二者相等，说明机械能守恒，从而验证机械能守恒定律。
图13．实验器材打点计时器、交流电源、纸带、复写纸、重物、刻度尺、铁架台(带铁夹)、导线。
4．实验步骤(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，再释放纸带，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：分两种情况说明①若选第1点O 到下落到某一点的过程，即用mgh ＝12m v 2来验证，应选点迹清晰，且第1、2两点间距离接近2__mm 的纸带(电源频率为50 Hz)。
②用12m v 2B －12m v 2A ＝mgh AB 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即可。
5．实验结论 在误差允许的范围内，自由落体运动过程机械能守恒。
1．误差分析(1)测量误差：减小测量误差的方法，一是测下落距离时都从O 点量起，一次将所打各点对应重物下落高度测量完，二是多测几次取平均值。
(2)系统误差：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 2n 必定稍小于重力势能的减少量ΔE p ＝mgh n ，改进办法是调整安装的器材，尽可能地减小阻力。
2．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线上，以减少摩擦阻力。
(2)重物应选用质量大、体积小、密度大的材料。
(3)应先接通电源，让打点计时器正常工作，后释放纸带让重物下落。
(4)测长度，算速度：某时刻的瞬时速度的计算应用v n ＝h n ＋1－h n －12T，不能用v n ＝2gh n 或v n ＝gt 来计算。
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：验证机械能守恒定律
一、实验目的
实验：验证机械能守恒定律
验证机械能守恒定律． 二、实验器材
电磁打点计时器（或电火花计时器）、 学生电源、纸带、复写纸片（墨粉纸
盘）、重锤（附纸带夹）、刻度尺、铁
架台(带铁夹)、导线．
三、实验原理 三、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．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时的物体的瞬时速度为v，则 1 2 重力势能减少量为mgh，动能增加量为 mv ，比较重力势能的 2 1 2 减少量mgh和动能的增加量 mv 是否相等，从而验证机械能是 2 否守恒．
总之，本实验中速度看似有很多方法求得，但正确的只有 一种，即从纸带上直接求出物体实际下落的速度，而不能用理 论值计算，同样的道理，重物下落的高度h也只能用刻度尺直 v2 1 2 接测量，而不能用h＝ gt 或h＝ 计算得到． 2 2g
实
验
例1
典
例
分
析
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 各点间的距离，他测出并标在纸带上，如图所示．已知打点计 时器打点的周期 T＝0.02 s，重力加速度 g 取 9.8m/s2.
答案 A
例 2
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 50Hz ，查得当地的重力加速度 g ＝ 9.8m/s2，测得所用的重物的质量为 1.00kg，实验中得到一条点 迹清晰的纸带如图所示，第一个点记作 O，另选连续 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 O 的距离分别为 62.99 cm,70.18 cm,77.76 cm，85.73 cm，根据以 上 数据，可知重物由O点运动到C点，重力势能的减少量等于
第四章 实验：验证机械能守恒定律
(2)ADBCEF
[例 2] 如图 4 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。
vC＝s22＋Ts3＝12f(s2＋s3) 由 s3－s1＝2aT2 得 a＝f2s32－s1。
(2)根据牛顿第二定律，有 mg－kmg＝ma
根据以上各式，化简得 f＝ 代入数据可得 f≈40 Hz。
21－kg s3－s1
[答案] (1)12f(s1＋s2) 12f(s2＋s3) 12f2(s3－s1) (2)40
(2)已测得 s1＝8.89 cm，s2＝9.50 cm，s3＝10.10 cm；当地重 力加速度大小为 9.80 m/s2，实验中重物受到的平均阻力大小约为 其重力的 1%。由此推算出 f 为________ Hz。
[解析] (1)重物匀加速下落时，根据匀变速直线运动的规律
得 vB＝s12＋Ts2＝12f(s1＋s2)
图8
解析：第 1、2 点的距离 h＝12gt2＝12×9.8×0.022 m＝1.96 mm≈2 mm，重锤从 O 运动到 C，重力做功 WG＝mg·hOC＝9.8m×56.1× 10－2 J＝5.50m J。 故重力势能减少 5.50m J，重锤过 C 点时速度： vC＝x2BTD＝62.8－2×490.6.02×10－2 m/s＝3.3 m/s， 增加的动能 ΔEk＝12mvC2＝12×m×3.32 J≈5.45m J。 答案：2 mm 5.50m J 3.3 5.45m J
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
《实验验证机械能守恒定律》
5、在架设打点计时器时应注意什么？为什么？
实验步骤
思考题：
1、该实验中选取被打点纸带应注意两点：一是
第一点O为计时起点，O点的速度应为零。
怎样判别呢？ x1-2 = 2mm
2、如何测量瞬时速度
v中时
=
v
=
x 2T
3、是否需要测量重物的质量？
1
mv2 = mgh
2
2
v2
v2
2
2
h
h
h
h
0A
0B
0C
0D
例3、如图所示，两个质量各为m1和m2的小物块A和 B，分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端，已知m1＞ m2。现要利用此装置验证机械能守恒定律。
（1）若选定物块A从静止开始下落的过程
进行测量,则需测量的物理量有 ①__②__或__①__③__，。
①物块的质量m1、m2；
高度hn /m 速度vn /m/s ？
势能EP /J 动能EK /J
h
2
3
4
可不可以 5 用图象处
理数据?
8
7
6
5
4
9
6
10
【课堂合作探究】
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50Hz，测得当地的
重力加速度g=9.8m/s2，测得所用重物的质量为 1.00kg，实验中得到一点迹清晰的纸带（如图），
计时器记录下滑块上的遮光板先后通过两个光电门的
EK7＋mgh＝EK13
7、推导出本教材在验证机械能守 恒定律实验中的具体表达式。
计时器打下的第一个点作为起始 V 点，适当大距离后选一个点作终点
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。
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．。
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。
验证机械能守恒定律
验证机械能守恒定律机械能守恒定律是物理学中的重要定律之一，它描述了一个系统的机械能在没有外力做功的情况下保持不变。
本文将通过实验验证机械能守恒定律，并对实验结果进行分析和解释。
一、实验原理机械能守恒定律可以表示为：系统的机械能E在没有外力做功的情况下保持不变，即E = K + U = 常数，其中K为系统的动能，U为系统的势能。
在这个实验中，我们将通过释放一个物体，观察其下落过程中机械能的变化，以验证机械能守恒定律。
二、实验材料和设备1. 一台平滑的倾斜面2. 一个小球3. 一组高精度的计时器4. 一块量角器5. 一把尺子6. 实验记录表格三、实验步骤1. 将倾斜面调整到一个适当的角度，并固定好。
2. 测量小球的质量m，并将其放置于倾斜面的起始位置。
3. 使用计时器计时，释放小球让其自由下滑，并记录下滑所经过的时间t。
4. 使用尺子测量小球下滑的距离h，并记录该数据。
5. 根据实验记录表格中的公式计算小球的动能K和势能U，并计算总机械能E。
6. 重复以上实验步骤3-5，进行多次观测。
四、实验数据记录与分析根据实验步骤所得到的数据，我们可以利用机械能守恒定律验证实验结果的准确性。
首先，我们将记录下滑距离h和下滑时间t，并根据公式计算小球的动能K和势能U。
通过计算得到的总机械能E是否保持恒定即可验证机械能守恒定律的有效性。
五、实验结果与讨论根据实验数据和分析得出的结论可以展示在这一部分。
通过多次实验，我们可以得到一系列数据，根据这些数据我们可以绘制出机械能随时间的变化图形。
从图形中观察到的规律可以验证机械能守恒定律。
六、实验误差与改进在实验过程中，由于存在外界因素的干扰，实验结果可能存在误差。
这些误差可能来自于计时的误差、物体质量的测量误差以及实验设备的误差等。
在今后的实验中，我们可以通过增加实验次数、选用更精确的计时器等方式来减小误差，提高实验结果的准确性。
七、实验的应用与意义机械能守恒定律是解释和分析物体运动的重要工具，具有广泛的应用价值。
验证机械能守恒
验证机械能守恒文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]第9节 实验：验证机械能守恒定律一、实验目的验证机械能守恒定律． 二、实验原理在只有重力作用的自由落体运动中，物体的重力势能和动能可以互相转化，但总机械能守恒． 方法1：若某一时刻物体下落的瞬时速度为v ，下落高度为h ，则应有mgh ＝12mv 2，借助打点计时器，测出重物某时刻的下落高度h 和该时刻的瞬时速度v ，即可验证机械能是否守恒．方法2：任意找两点A 、B ，分别测出两点的速度大小v A 、v B 以及两点之间的距离d.若物体的机械能守恒，应有ΔEp ＝ΔEk.测定第n 点的瞬时速度的方法是：测出第n 点的前、后相邻的两段相等时间T 内下落的距离s n 和s n ＋1，由公式v n ＝s n ＋s n ＋12T ，或由v n ＝d n ＋1－d n －12T算出． 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．除了上述器材外，还必须有学生电源(交流4～6 V)．四、实验步骤1．按图7－9－1把电火花打点计时器安装在铁架台上，用导线把电火花打点计时器与学生电源连接好．图7－9－12．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，并使两限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力，用手竖直提起纸带使重物停靠在打点计时器附近．3．实验中，需保持提纸带的手不动，待接通电源，打点计时器工作稳定后才松开纸带让重物带着纸带自由下落．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点迹清晰且第1、2两计时点间距离接近2 mm 的一条纸带，在起始点标上O ，再在相距距离较大处开始，选取相邻的几个计数点依次标上1,2,3……用刻度尺测出对应下落的高度h 1、h 2、h 3……6．应用公式v n ＝h n ＋1－h n －12T计算各点对应的即时速度v 1、v 2、v 3…… 7．计算各点对应的势能减少量mgh n 和动能增量12mv 2n，进行比较，并讨论如何减小误差．五、注意事项1．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，待接通电源，让打点计时器工作正常后才松开纸带让重物下落，以保证第一个点是一个清晰的小点．3．选用纸带时应尽量挑第一、二点间距接近2 mm 的纸带．4．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60 cm ～80 cm 以内．5．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． 六、误差分析 1．偶然误差测量长度时会带来误差，减少误差的办法是： (1)测距离时都应从第一个点O 量起． (2)多测几次取平均值． 2．系统误差实验中重物和纸带在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ΔEk 必定稍小于势能的减少量ΔEp.七、数据处理的方法1．公式法：本实验中不需要测出物体的质量m ，只需要验证ΔEp ＝ΔEk ，mgh ＝12mv 2，即12v 2＝gh 即可．2．图象法：我们可以以12v 2为纵轴，以h 为横轴，建立平面直角坐标系，将实验得到的(h ，12v 2)描于坐标平面内，然后来描合这些点，应该得到一条过原点的直线，这是本实验中另一处理数据的方法.1.探究机械能是否守恒时，一般如何选择物体运动过程来验证选用重物自由下落的情景来验证机械能是否守恒，可选择从静止开始到下落高度较大的位置的过程来探究，要验证的表达式为mgh ＝12mv 2.此时必须选取第一、二两点的距离接近 2 mm 的纸带．因为打点计时器每隔 s 打一次点，在这段时间内纸带下落的距离为h ＝12gT 2≈0.002 m.也可以选择重物下落过程中的两个状态之间的过程来探究．验证时测定从初状态到末状态动能的增加量12mv 22－12mv 21和重力势能的增加量mg(h 1－h 2)，即要验证的表达式为12m(v 22－v 21)＝mg(h 1－h 2)．如实验中给出的纸带不完整(如开始一段撕去)，可用此法．2．要确定物体的动能，需测出物体下落一定高度时的速度．根据已学过的知识，可有三种方法：(1)vn ＝2ghn (2)vn ＝gtn (3)vn ＝dn ＋1－dn －12T是否以上三种方法都可以确定物体的动能呢第(1)种方法是根据机械能守恒定律mgh ＝12mv 2得到的，而我们的目的是验证机械能守恒定律，显然这种方法不能用．第(2)种方法认为加速度为g ，由于各种摩擦阻力不可避免，所以实际下落的加速度必将小于g ，而下落高度h 是直接测量的，这样将得到机械能增加的结论，故这种方法也不能用．总之，本实验中速度看似有很多种方法可求得，但正确的只有一种，即从纸带上直接求出物体实际下落的速度，也就是第(3)种方法，而不能用理论计算，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h ＝12gt 2或h ＝v 22g计算得到.一、重力势能的减少量和动能的增加量的求解例1 在“验证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器所用的电源频率为50 Hz ，查得当地的重力加速度g ＝9.80 m/s 2，测得所用的重物质量为1.00 kg.实验中得到一条点迹清晰的纸带，把第一个点记为O 点，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O 点的距离分别是62.99 cm 、70.18 cm 、77.76 cm 、85.73 cm ，如图7－9－2所示，根据以上数据，可知重物由O 点运动到C 点，重力势能的减少量等于________ J ，动能的增加量等于________ J ．(结果保留三位有效数字)图7－9－2解析 由题意知，重物由O 点运动到C 点，下落的高度h C ＝OC ＝77.76 cm ＝ 6 m ，则重力势能的减少量ΔEp 为ΔEp ＝mgh C ＝×× 6 J ＝ J重物经过C 点的瞬时速度v C ，可由下式求出 v C ＝BD 2T ＝OD －OB 2T又T ＝ sOD ＝85.73 cm ＝ 3 m ，OB ＝70.18 cm ＝ 8 m 则v C ＝错误! m/s ＝3.89 m/s 因此重物动能的增加量ΔEk 为 ΔEk ＝12mv 2C ＝12××2J ＝ J 答案二、实验数据的处理及结论的验证例2 在“验证机械能守恒定律”的实验中，所用电源的频率为50 Hz ，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7－9－3所示(图中O 点是打点计时器打出的开始下落的第1个点，A 、B 、C 、D 、E 、F 分别是每打两个点取出的计数点)根据纸带计算：图7－9－3(1)重物下落到打B 点、E 点时的速度．(2)若重物的质量为m kg ，则重物从开始下落到打B 点时，减少的重力势能是多少重物增加的动能为多少(3)若重物质量为m kg ，求重物下落BE 高度的过程中重力势能减少多少重物的动能增加多少 (4)从(2)(3)数据可得出什么结论产生误差的原因是什么(当地重力加速度为9.8 m/s 2)解析 (1)x AB ＝195.0 mm －125.0 mm ＝70.0 mm ＝ 0 m x BC ＝280.5 mm －195.0 mm ＝85.5 mm ＝ 5 m x DE ＝498.0 mm －381.5 mm ＝116.5 mm ＝ 5 m x EF ＝630.0 mm －498.0 mm ＝132.0 mm ＝ 0 mv B ＝x AB ＋x BC 2T ＝错误! m/s＝1.944 m/sv E ＝x DE ＋x EF 2T ＝错误! m/s＝3.106 m/s(2)重物从开始下落到打B 点时 减少的重力势能为ΔE p 减＝mgx BO ＝×0.195m ＝1.91m J 增加的动能为ΔE k 增＝12mv 2B ＝12m ×2＝1.89m J (3)重物下落BE 高度时减少的重力势能为 ΔE p 减＝mgx EB ＝× 0－ 0)m ＝2.969m J 增加的动能 ΔE k 增＝12mv 2E －12mv 2B ＝12m ×2－12m ×2＝2.934m J (4)从(2)(3)可以得出：在实验误差允许的范围内重物重力势能的减少等于其动能的增加，机械能守恒．重物减少的重力势能略大于其增加的动能的原因是：重物在下落时要受到阻力的作用(打点计时器对纸带的摩擦阻力、空气阻力等)，重物克服阻力做功要损失一部分机械能．答案 (1)1.944 m/s 3.106 m/s (2)1.91m J 1.89m J (3)2.969m J 2.934m J (4)见解析 三、实验原理创新例3 如图7－9－4所示，两个质量各为m 1和m 2的小物块A 和B ，分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端，已知m 1>m 2，现要利用此装置验证机械能守恒定律．图7－9－4(1)若选定物块A 从静止开始下落的过程进行测量，则需要测量的物理量有________． ①物块的质量m 1、m 2；②物块A 下落的距离及下落这段距离所用的时间；③物块B 上升的距离及上升这段距离所用的时间； ④绳子的长度．(2)为提高实验结果的准确程度，某小组同学对此实验提出以下建议： ①绳的质量要轻；②在“轻质绳”的前提下，绳子越长越好； ③尽量保证物块只沿竖直方向运动，不要摇晃； ④两个物块的质量之差要尽可能小．以上建议中确实对提高准确程度有作用的是________．(3)写出一条上面没有提到的对提高实验结果准确程度有益的建议： ________________________________________.解析 (1)要验证机械能守恒定律，物体质量、物体速度及变化高度都要测量，要测速度，时间是关键量，②、③选项测量一个即可，因此选①②或①③.(2)绳的质量在计算中不考虑，因此绳的质量要轻．尽量保持在竖直方向运动，不要摇晃，因为计算的是竖直方向的速度，如果摇晃，水平方向有速度，就有机械能损失．绳子应适当长些，并不是越长越好，两个物块质量差要适当小些，不是尽可能小．所以选①③.(3)实验中的测量、阻力、弹性势能都影响结果的准确程度，所以“对同一高度进行多次测量取平均值”，“选取受力后相对伸长量小的绳”，“绳和滑轮尽量光滑”，对提高结果准确程度有益．答案 (1)①②或①③ (2)①③ (3)“对同一高度进行多次测量取平均值”；“选取受 力后相对伸长量小的绳”；“绳和滑轮尽量光滑”等等.1.在利用重物自由下落“验证机械能守恒定律”的实验中，产生误差的主要原因是( ) A ．重物下落的实际高度大于测量值 B ．重物下落的实际高度小于测量值C ．重物实际末速度v 大于gt(g 为重力加速度，t 为下落时间)D ．重物实际末速度v 小于gt2．在“验证机械能守恒定律”的实验中，由于打点计时器两个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 ．mgh>12mv 2B ．mgh<12mv 2C ．mgh ＝12mv 2 D ．以上都有可能3．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( ) A ．重物的质量 B ．重力加速度 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4．用落体法验证机械能守恒定律，关于实验误差的下列说法正确的是( )A．重物质量称量不准，会造成较大误差B．重物质量选用大些，有利于减小误差C．重物质量选用小些，有利于减小误差D．释放纸带与接通电源开始打点不同步会造成较大误差5．某位同学做“验证机械能守恒定律”的实验，下列操作步骤中错误的是()A．把打点计时器固定在铁架台上，用导线连接到低压交流电源B．将连有重物的纸带穿过限位孔，将纸带和重物提升到一定高度C．先释放纸带，再接通电源D．更换纸带，重复实验，根据记录处理数据6．用电磁打点计时器做“验证机械能守恒定律”的实验中，有下列操作：A．用刻度尺测出选定的0到1,2,3，…点之间的距离，查出当地的g值B．在支架上竖直架好打点计时器C．测出重物的质量D．算出各对应点的势能和动能，并通过比较得出结论E．提着纸带，使重物静止在靠近打点计时器的地方F．把电池接到打点计时器的接线柱上G．将50 Hz低压电源接到打点计时器的接线柱上H．接通电源再松开纸带请你选出其中正确的操作步骤，并排出合理的操作顺序________________．(用字母填写)7．用电磁打点计时器做“验证机械能守恒定律”的实验，有如下可供选择的实验器材：铁架台、打点计时器、复写纸、纸带、低压直流电源、天平、秒表、导线、开关，其中不必要的器材是________________________，缺少的器材是________________________．8．如图7－9－5所示，选取纸带上连续打出的五个点A、B、C、D、E，测出A点距起始点O 的距离为s.点A、C间的距离为s1，点C、E间的距离为s2.图7－9－5(1)使用的交流电频率为f，则v C＝________，E kC＝________.(2)打点计时器在打O点到C点的这段时间内，重物重力势能的减少量为ΔE pC＝________.(3)在验证机械能守恒的实验时发现，重物减少的重力势能总大于增加的动能，其原因主要是因为在重物下落的过程中存在着阻力的作用，若已知当地的重力加速度g，用以上测量值表示重物在下落过程中受到的平均阻力的大小为________．9．在验证机械能守恒定律时，如果以v22为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的v22—h图象应是什么形状才能验证机械能守恒定律，图线的斜率表示什么10．给你一架天平和一只秒表，你如何来估测用手竖直上抛小球时，手对小球做的功要求写出：(1)需测定哪些量如何测量(2)计算时所需关系式及最后所做功的表达式．题型①关于实验步骤某同学为验证机械能守恒定律编排了如下实验步骤：A．用天平称出重物的质量B．把纸带固定到重物上，并把纸带穿过打点计时器，提升到一定高度C．拆掉导线，整理仪器D．断开电源，调整纸带，重做两次E．用秒表测出重物下落的时间F ．用毫米刻度尺测出计数点与起点的距离，记录数据，并计算出结果，得出结论G ．把打点计时器接到低压交流电源上H ．接通电源，释放纸带I ．把打点计时器接到低压直流电源上 J ．把打点计时器固定到桌边的铁架台上上述实验步骤中错误的是____________，可有可无的是____________，其余正确且必要的步骤按实验操作顺序排列的是____________．(均只需填步骤的代号)答案 E 、I A JGBHDCF解析 对于物理实验，掌握实验原理和操作方法是最基本的要求．只有掌握了实验原理，才能判断出实验步骤中哪些是错误的，哪些是必要的；只有亲自动手进行认真的操作，才能正确地对实验步骤按序排列．上述实验步骤中错误的是E 和I ，因为实验中不需要测定时间，打点计时器应使用低压交流电源．可有可无的实验步骤是A.其余正确且必要的步骤按实验操作顺序排列是：JGBHDCF.题型 ② 实验数据的处理在验证机械能守恒的实验中，已知打点计时器打点间隔为T ，某一组同学得到了一条如图1所示的纸带，在填写实验报告时甲、乙两个同学选择不同的数据处理方法：图1甲同学测出了C 点到第一点O 的距离h OC ，利用v 2C ＝2gh OC 计算得到了C 点的速度，然后验证mgh OC 与12mv 2C 相等．乙同学测出了A 、B 、C 、D 各点到第一点O 的距离h A 、h B 、h C 、h D ，利用v B ＝h C －h A2T 、v C ＝h D －h B 2T 计算B 、C 点的速度，然后验证了mg(h C －h B )与12mv 2C －12mv 2B 是否相等． 请你对甲乙两位同学的做法逐一分析，不合理之处提出完善办法． 答案 甲同学选择a 时间为t a ＝t b －T ＝9lg－ 4l g＝ l g到C 段验证机械能守恒，计算C 点的速度用v 2C ＝2gh OC 的话，犯了用机械能守恒定律去验证机械能守恒的错误．计算v C 可以选择v C ＝h D －h B2T.乙同学选择了从B 到C 段验证机械能守恒，由于BC 较近造成误差偏大，选择BD 段相对较为合适．拓展探究 用落体法验证机械能守恒定律的实验中：(1)运用公式mv 22＝mgh 对实验条件的要求是____________________________，为此，所选择的纸带第1、2两点间的距离应接近________．(2)若实验中所用重物的质量m ＝1 kg.打点纸带如图2所示，打点时间间隔为 s ，则记录B 点时，重物的速度v B ＝________，重物的动能E kB ＝________，从开始下落起至B 点时重物的重力势能减少量是__________，由此可得出的结论是________________．图2答案 (1)打第1个点时重物的初速度为零 2 mm (2)0.59 m/s J J 在误差允许范围内机械能守恒 解析 (1)重物自由下落时，在 s 内的位移应为 h ＝12gT 2＝12××2 mm ≈2 mm. 所以对实验条件的要求是打第一个点时重物的初速度为零．(2)v B ＝AC 2T＝错误!＝0.585 m/s ，此时重物的动能为 E kB ＝12mv 2B ＝12×1×2＝ J ， 物体的重力势能减小量为 ΔE pB ＝mgh ＝1×××10－3＝ J. 故在误差允许范围内机械能守恒． 题型 ③ 实验原理创新一同学要研究轻质弹簧的弹性势能与弹簧长度改变量的关系，他的实验如下：在离地面高度为h 的光滑水平桌面上，沿着与桌子边缘垂直的方向放置一轻质弹簧，其左端固定，右端与质量为m 的一小钢球接触，当弹簧处于自然长度时，小钢球恰好在桌子边缘，如图3所示．让钢球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放，使钢球沿水平方向射出桌面，小球在空中飞行后落到水平地面，水平距离为x.图3(1)请你推导出弹簧的弹性势能Ep 与小钢球质量m 、桌面离地高度h 、水平距离x 等物理量的关系式．(2)弹簧长度的压缩量l 与对应的钢球在空中飞行的水平距离x 的实验数据如下表所示，根据下面的实验数据，你猜测弹簧的弹性势能Ep 与弹簧长度的压缩量l 之间有何关系为什么弹簧长度的压缩量l/cm钢球飞行水平距离x/cm答案 (1)Ep ＝mg 4h x 2 (2)Ep ＝mgc 24h·l 2(字母c 为常数)解析 (1)弹簧压缩后的弹性势能转化为钢球抛出时的动能，所以Ep ＝12mv 20.又根据平抛运动规律知：h ＝12gt 2，x ＝v 0t ，可得Ep ＝mg4hx 2.(2)从实验数据表可看出，在误差允许的范围内，钢球飞行的水平距离x 与弹簧长度的压缩量x成正比，可表示为x ＝cx(c 为常数)，又因为Ep ＝mg 4h x 2，所以Ep ＝mg 4h (cl)2＝mgc 24h ·l 2，其中mgc 24h为常数，所以可以猜测弹簧的弹性势能与弹簧长度的压缩量l 的平方成正比.1.在验证机械能守恒定律的实验中，需要测量的是重物的( )A ．质量B ．下落高度C ．下落时间D ．瞬时速度 答案 BD解析 在验证机械能守恒定律的实验中，只要计算出重力势能的减少量ΔEp ＝mgh 和动能的增加量ΔEk ＝12mv 2，由ΔEp ＝ΔEk 即可验证，实际上只要gh ＝v 22，就验证了机械能守恒，因此只要测出下落高度和瞬时速度，无需测量重物质量，所以B 、D 正确．2．在“验证机械能守恒定律”的实验中，需特别注意的有( )A ．称出重物的质量B ．手提纸带，先接通电源再松开纸带让重物落下C ．取下纸带，可不考虑前面较密集的点，选某个清晰的点作为起始点处理纸带，验证mgh ＝12mv 2D ．必须选取第1、2点间距离接近2 mm 的纸带，从第1点算起处理纸带，验证mgh ＝12mv 2答案 BD3．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( ) 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 答案 AC解析 本实验是用重物自由下落来验证机械能守恒定律的，而机械能守恒定律成立的条件是只有重力做功，而空气阻力做功会使重物机械能减少．只有重力做的功远大于空气阻力做的功，才可能满足机械能守恒的条件，因此重物的重量应取得大一些，以便系统所受的阻力和重物的重量相比可以忽略不计，以保证系统做自由落体运动．对自由落体运动来说，物体的机械能守恒，即重力势能的减小量等于其动能的增加量．设重物质量为m ，下落距离为h 时的速度为v ，则有12mv 2＝mgh ，约去m 后，有12v 2＝gh.分别计算对应的12v 2和gh ，即可验证机械能守恒定律是否成立．故此题选A 、C.4．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 ，当地重力加速度的值为9.80 m/s 2，测得所用重物的质量为1.00 kg ，甲、乙、丙三学生分别用同一装置打出三条纸带，量出各纸带上第1、第2两点间的距离分别为0.10 cm 、0.19 cm 和0.25 cm ，则可肯定______(选填“甲”“乙”“丙”)在操作上有错误，错误是____________________．答案 丙 先放开纸带后接通电源解析 合格的纸带应为放开纸带的瞬间打点计时器恰好打第一个点，这样第1、2两点间的距离应接近2 mm ，且实验也有要求，应先使打点计时器开始打点，然后再放开纸带使重物下落，这样1、2两点的间距肯定会小于2 mm ，可判断出丙在操作上肯定出现了错误．5．光电计时器是物理实验中经常用到的一种精密计时仪器，如图4所示．它由光电门和计时器两部分组成，光电门的一臂的内侧附有发光装置(发射激光的装置是激光二极管，发出的光束很细)，如图中的A 和A ′，另一臂的内侧附有接收激光的装置，图中的B 和B ′.当物体在它们之间通过时，二极管发出的激光被物体挡住，接收装置不能接收到激光信号，同时计时器就开始计时，直到重新收到激光信号，光电计时器停止计时，故此装置能精确地记录物体通过光电门所用的时间．图4现有一小球从两光电门的正上方开始自由下落，如图所示，若要用这套装置来验证机械能守恒定律，则要测量的物理量有________________(每个物理量均用文字和字母表示，如高度H)，验证机械能守恒定律的关系式为____________．答案 小球直径D ，两光电门间的竖直高度H ，小球通过上、下两光电门的时间Δt 1、Δt 2 (D Δt 2)2－(D Δt 1)2＝2gH 解析 由于本装置可记录小球通过光电门的时间Δt ，则将小球的直径D 除以Δt ，即可求出小球经过光电门的速度．若再测出两光电门间相距的高度H ，即可验证机械能守恒定律．故需要测量的物理量有：小球直径D ，两光电门间的竖直高度H ，小球通过上下两光电门的时间Δt 1、Δt 2，则小球通过上、下两光电门处的速度分别为D Δt 1、D Δt 2. 验证机械能守恒定律的关系式为：12m(D Δt 2)2－12m(D Δt 1)2＝mgH ，化简得：(D Δt 2)2－(D Δt 1)2＝2gH. 6．某学校课外研究小组，利用光控实验板进行了“探究重力做功与动能变化之间的关系”实验，光控实验板上有直轨道、滑块、两个光控门和配套的速度显示仪，工作时滑块每通过一次光控门，仪器上都能显示出通过的速度，滑块通过两个光控门，则两个速度值交替显示．现在利用滑块下落高度确定重力的功；通过初、末速度的测量确定动能的改变．另配有器材：多功能电源、连接导线、刻度尺、重垂线、铁架台．实验步骤：A ．安装置：将光控板竖直固定，连好电路B ．在上下两端合适位置调节好两光控门A 、B 的位置，并用刻度尺测出两者的距离d 1.C ．接通光控电源，释放滑块，读出滑块通过A 、B 时的速度示数v 01、v t1.D ．调节B 的位置改变光控门的高度，测得d 2、d 3、…；读出对应的速度示数v 02、v t2；v 03、v t3…E ．由WG ＝mgd 写出重力做的功分别是W G1、W G2、W G3、…F ．由Ek ＝12mv 2，算出各次动能的改变量ΔE k1、ΔE k2、ΔE k3、… 请分析回答：(如图5所示)图5(1)安装置时应注意什么____________________.如何操作____________________.(2)该实验中难以避免的误差来源有：；；.(3)因误差的存在，使每组测得的ΔEk总比WG要________(a.略大一点；b.略小一点；c.相等；d.可能偏大也可能偏小)．(4)该实验是否需测出滑块的质量________.能得出的实验结论：在误差允许范围内，________________________.答案(1)确保滑块轨道竖直使轨道与重垂线平行(2)轨道摩擦和空气阻力光控门间距的测量光控门对速度的测量不完全是瞬时速度(3)b(4)不需要物体所受合外力做的功等于物体动能的改变量。
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《验证机械能守恒定律》学习材料
教学目的：验证机械能守恒定律 实验器材：
铁架台、铁夹子、重锤、毫米刻度尺、纸带、打点计时器（若选用电磁打点计时器，还需要低压交流电源） 实验原理：
在只有重力做功的自由落体运动中，重力势能和动能相互转化，转化过程中机械能守恒，即重力势能的减少量等于动能的增加量。
若物体由静止下落的高度h 时，其速度为v ，则有
21
2
mgh mv 在实验过程中，测出重锤由静止下落高度h 时的
速度v ，算出gh 是否等于212v ，则可得出mgh 是否等于21
2
mv ，
若在实验误差允许范围内二者相等，则机械能守恒定律得到验证。
实验步骤：
1、把打点计时器安装在铁架台上，并连接到电源上。
2、把重锤用夹子固定在纸带的一端，纸带的另一端穿过计时器的限位孔，用手竖直提起纸带，使重锤停靠在打点计时器附近。
3、先接通电源，后松开纸袋带，让重锤带着纸带自由下落，打点计时器便在纸带上打下一系列的点迹。
4、重复3次，得到3条打上点的纸带。
5、从三条打上点的纸带中挑选出点迹清晰且第一、二点间的距离接近2mm 的纸带。
6、在挑选出的纸带中，记下第一个点的位置O ，并在纸带上离O 点较远的任意点开始，依次选取连续的几个点，并依次标上1、2、3、4、5，分别测出1、2、3、4、5各点到O 点的距离h 1、h 2、h 3、h 4、h 5，并把记在下面表格中，这些距离分别是打下1、2、3、4、5个点时重锤下落的高度。
7、利用匀变速直线运动在一段时间内的平均速度等于这段时间内中点时刻的速度的规律，应
用公式12n n
n h h V T
+-=
（此处T=0.02s ），分别算出2、3、4各点对应得速度2V 、3V 、4V 。
8、计算2、3、4各点对应的n gh 和212n V ，并进行比较，从而得出n mgh 与21
2
mV 是否相等。
9、得出实验结论。
注意事项：
1、铁架台上固定打点计时器的夹子不可伸出太长，以防铁架台翻倒。
2、打点计时器应夹紧在铁架台上，确保在实验过程中不会晃动。
计时器的两个限位孔必须在同一竖直线上，以减少纸带与限位孔间的摩擦阻力。
3、打点前纸带必须平直，不要卷曲，纸带上端要用手提着静止，重锤应停靠在打点计时器附近。
4、实验时先通电源，让打点计时器稳定后才松开纸带
5、选用纸带时应尽量挑选第一、二点的距离接近2mm 的纸带（因为自由落体运动的最初0.02s 内下落的距离2211
9.80.02 1.9622
S gT m m =
=⨯⨯=） 6、选取得各个计数点1、2、3……离起始点应适当远些，以减小测量下落高度h 时的相对误差。
7、实验过程中不需要测重锤的质量m
8、为减少阻力的影响，重物应选用密度大些的便于夹紧纸带的物体。
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(空气阻力、打点计时器阻力)做功，故动能的增加量ΔEk 稍 重力势能的减少量ΔEp ,即ΔEk ＜ΔEp ，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.
(3)打点计时器产生的误差
①由于交流电周期的变化，引起打点时间间隔变化而产生误差；
②读数点选择不好，振动片振动不均匀，纸带放置方法不正确引起摩擦，均可造成实验误差.
★例：在验证机械能守恒定律的实验中，得到如下图所示的一条纸带，O 点是纸带上的第一个点，A 、B 、C 、D 是连续的四个点，A 、B 、C 、D 到O 点的距离分别为62.99cm 、70.18cm 、77.76cm 、85.73cm 。
实验过程所用电源频率为50HZ ，重锤质量为1Kg ，当地重力加速度g=9.8 m/s 2。
①从记录O 点到记录C 点的过程中，重锤重力势能减少了多少？动能增加了多少？（保留三位有效数字）
②由①可得到什么实验结论？
解：打点计时器的周期11
0.0250
T s s f =
==，从记录O 点到记录C 点，重锤的高度下降了h=OC=77.76cm=0.7776m ，重力势能减少量19.80.77767.62p E mgh s J ==⨯⨯=，打下C 点时重
锤的瞬时速度0.85730.7018 3.8882220.02c BD OD OB m
m V s s T T --=
===⨯，
记录O 点时重锤速度0V =0，从记录O 点到记录C 点重锤动能的增加量222111
1 3.8887.56222
k c o E mV mV J J =-=⨯⨯=
总结：在实验误差允许范围内，k E =p E ，故重锤在下落过程中机械能守恒。
实验与练习：
1、在以上例题中，从记录B 点到C 点的过程中，重锤的重力势能减少了多少？动能增加了多
少？
2、在验证机械能守恒定律的实验中
（1）研究对象是自由落体运动的重物，除下列器材：铁架台、电磁打点计时器、纸带、重锤、夹子、导线外，还需要用下列器材＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
（2）挑选纸带的原则是a 、＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ b 、＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
（3）做此实验时，有同学按以下步骤进行
①固定好打点计时器，将连有重物的纸带穿过限位孔，用手提住纸带，让手尽量靠近打点计时器。
②松开纸带、接通电源，开始打点，并如此重复多次，得到几条打上点的纸带。
③取下纸带，挑选点迹清晰的纸带，记下起始点O ，在离O 点较近处选取几个连续的计时点，测出各点距O 点的距离，即重物的下落高度。
④计算记录各点时重物的速度 ⑤用天平称出物体的质量
⑥计算出n mgh 与21
2
mV 的值。
看二者是否相等。
在以上步骤中，多余的是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 错误的是（给予更正）a 、＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ b 、＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ c 、＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 3、如何从本实验中推出重物下落过程中所受空气阻力的大小？写出相应公式。
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 4、在处理纸带时，从起点O 开始取1、2、3……几个点，测出各点速度1V 、2V 、3V ……和与O 点的位移1h 、2h 、3h ……，画出2V h 图像，如图所示。
由于纸带下落过程中不可避免地会遇到阻力作用，它的图像可能是A 、B 、C 中的哪一条？为什么？
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。