实验：验证机械能守恒
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。
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】
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报告
实验：验证机械能守恒定律实验报告实验：验证机械能守恒定律实验报告范文一班级：姓名：座位：[实验目的]1.验证机械能守恒定律。
2.掌握实验数据处理方法，能定性分析误差产生的原因。
[实验原理]当物体自由下落时，只有重力做功，物体的重力势能和动能互相转化，机械能守恒。
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：21mg m 2h v =。
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，实验装置如图1所示。
测定第n 点的瞬时速度的方法是： T 2h -h 1-n 1n n +=v[实验器材]铁架台(带铁夹)、打点计时器、纸带、交流电源、导线、带铁夹的重锤、纸带、刻度尺等。
[实验步骤]1．按如图1装置把打点计时器安装在铁架台上，并使两限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力。
用导线把打点计时器与交流电源连接好。
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．先接通电源，再松开纸带，让重锤带着纸带自由下落。
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、2两计时点间的距离接近2mm 的一条纸带，在起始点标上0，再在距离0点较远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T2h -h 1-n 1n n +=v 计算各点对应的瞬时速度v 1、v 2、v 3……7．计算各点对应的重力势能减少量mgh n 和动能的增加量221n mv ，进行比较，并讨论如何减小误差。
[注意事项]1．打点计时器的两限位孔必须在同一竖直线上，以减少摩擦阻力。
选用质量和密度较大的重物，以减小空气阻力的影响。
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再松开纸带让重锤下落，以保证第一个点是一个清晰的小点。
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
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)。
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。
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
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。
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．。
【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( )
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。
第5章 第5讲 实验：验证机械能守恒定律
1.(单选)在验证机械能守恒定律的实验 中，需要测量的是重物的( B ) A．质量 B．下落高度
C．下落时间
D．瞬时速度
2.如图5－5－6是“验证机械能守恒定律” 实验中打下的某一纸带示意图，其中O为起始 点，A、B、C为某三个连续点．已知打点时间 间隔Δt＝0.02s，用最小刻度为1mm的刻度尺量 得OA＝15.55cm，OB＝19.2cm，OC＝23.23cm.
(2)利用这个装置也可以测量重锤下落的加 速度a的数值． ①如图5－5－3所示，选取纸带上打出的 连续五个点A、B、C、D、E，测出A点距起点 O的距离为x0，点A、C间距离为x1，点C、E间 的距离为x2，使用的交流电的频率为f，利用这 个装置也可以测量重锤下落的加速度，则加速 度的表达式为a＝___________________.
三、实验方法的变化
问题：在“验证机械能守恒定律”的实验中， 应注意些什么？
解答:①实验时要先接通电源，后放纸带． ②由于本实验只比较重力势能的减少与动能 的增加，故不需要测重物的质量．
③为了减小空气阻力的影响，重物应选质量 较大但体积又较小的物体．
④重锤下落的高度h，直接用刻度尺测量．而 速度vn 不能直接用v＝ 2 gh计算．因为只要认为加 速度为g，机械能就当然守恒，就失去了验证的意 义． 应根据匀变速直线运动中，某段时间内中间 时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度来求vn . ⑤由于阻力不可避免， 实验结果是重力势能 的减少量略大于动能的增加量．
(3)从(1)(2)数据可得出什么结论？产生误 差的主要原因是什么？
解析：重物下落到打B点时减少的重力势能为： Ep＝mgh＝mg· ＝9.8 0.195m＝1.911m J OB 到B点时的速率 OC OA 0.2805 0.1250 vB＝ ＝ m/s 2T 2 0.04 ＝1.944m / s 物体从开始到下落到B点时增加的动能为： 1 2 1 2 Ek＝ mvB＝ m 1.944 ＝1.890m J 2 2
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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后，给滑块一个初速度，使它从轨道右端向左端运动，发现滑块 通过光电门1的时间小于通过光电A门2的时间．下列选项中能够实 现调整导轨水平的措施是_____．
A．调节P使轨道左端升高一些 B．调节P使轨道左端降低一些 C．遮光条的宽度应适当大一些 D．滑块的质量增大一些 (2)实验时，测得光电门1、2间的距离为L，遮光条的宽度为d， 滑 遮 的光表块条达和通式遮过为光光条__电_的_门_总_的_质__时量_间，为间若MΔ隔，用dt 为钩v1、Δ码tv，质2分则量别计为表算m示，滑通由块过数通光字过电计光门时电1器门、速读2度出的 速____度___，___则___系____统___机___械__．能mg守L＝12恒(m＋M成)v21－立12(m＋的M)v表22 达 式 为
பைடு நூலகம்
【解析】 ①A 对：验证机械能守恒定律时，为降低空气阻力 的影响，重物的质量和密度要大．B 对：为减小纸带与打点计时器 间的摩擦，两限位孔要在同一竖直平面内上下对正．C 错：验证机 械能守恒定律的表达式为 mgh＝12mv2，重物的质量没必要测量．D 错：手托重物时，纸带会下垂搭在限位孔上，会增大纸带与计时器 间摩擦，甚至把纸带拉断，故应用手提着纸带上端，而不是用手托 住物体．
【变式训练】 (2018·辽宁铁岭模拟)在验证机械能守恒定律的
实验中，小明同学利用传感器设计实验：如图甲所示，将质量为m、
直径为d的金属小球在一定高度h由静止释放，小球正下方固定一红
外线计时器，能自动记录小球挡住红外线的时间t0，改变小球下落高 度h，进行多次重复实验．
(1) 用 螺 旋 测 微 器 测 小 球
或vn＝gt来计算.
教材原型实验
例 (2017·天津卷，9(2))如图所示，打点计时器固定在铁架台
上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械 能守恒定律．
①对于该实验，下列操作中对减小实A验B 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 C②．某精实确验测小量组出利重用物上的述质装量置将打点计时器接到50 Hz的交流电 源上D，．按用正手确托操稳作重得物到，了接一通条电完源整后的，纸撤带手，释由放于重纸物带较长，图中
实验：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ΔEk＝mv必定稍小于重力势能的减少量 ΔEp＝mghn，改进办法是调整器材的安装，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、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
＝
，不能用vn＝
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BC能守 恒定律的选项有________．
A．OA、AD和EG的长度 C．BD、CF和EG的长度
B．OC、BC和CD的长度 D．AC、BD和EG的长度
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．
(4)大多数的实验结果显示，重力势能的减少量大于动C能的 增加量，原因____．
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
的直径如图乙所示，17.8则05 小球
的直径d＝________ mm；
(2) 为 直 观 判 断 小 球 下 落D 过程中机械能是否守恒，应
作下列哪一个图象( )
A．h－t图象 B．h－1/ t
该同学的判断依据是否正确．
实验拓展与创新
1．实验器材、装置的改进
2．速度测量方法的改进 由光电门计算速度 3．实验方案的改进 利用自由落体运动的闪光照片验证机械能守恒定律．
例 (2018·兰州诊断)用如图所示的气垫导轨装置验证机械能
守恒定律，在气垫导轨上安装了两光电门1、2，在滑块上固定一 竖直遮光条，滑块用细线绕过滑轮与钩码相连
(3)实验中，先接通电源，再释放重物，得到图2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 计程＝时中__器，__打重__点物__的的. 周重期力为势能T－.设变mg重化hB物量的ΔE质p＝量_为__m_._从__打12_m，O(h点C动2－T到h能A)2打变B化点量的Δ过Ek
【变式训练】 (2016·北京卷)
利用图1装置做“验证机械能守恒定律”实验． (1)为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程A 中任意 两点间的________． A．动能变化量与势能变化量 B．速度变化量和势能变化量 C．速度变化量和高度变化量
(2)除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、电磁 打点计时器、导线AB及开关外，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)