新教科版高中物理必修2第四章第5节机械能守恒定律 学生实验验证机械能守恒定律(23张ppt)
高中物理必修二实验：验证机械能守恒定律ppt课件
(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)。
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】
(教科版)高中物理必修第二册第4章 6 实验：验证机械能守恒定律
解析：仔细分析可知，步骤 B 是错误的，应该将打点计时器接 到电源的交流输出端；步骤 D 是错误的，应该先接通电源，待打点 稳定后再释放纸带；步骤 C 不必要，根据测量原理，重锤的动能和 重力势能中都包含了质量 m，可以约去。
答案：见解析
某实验小组用落体法验证机械能守恒定律，实验装置如图
甲所示。实验中测出重物自由下落的高度 h 及对应的瞬时速度 v，计 1
解析：本实验中钩码减少的重力势能转化为钩码和滑块的动能， 所以还需要测出滑块的质量 M 以及钩码下降的高度，即滑块上的遮 光条初始位置到光电门的距离 x。
答案：滑块的质量 M 钩码下降的高度 x(或滑块上的遮光条初 始位置到光电门的距离 x)
(3)本实验通过比较________和________(用测量的物理量符号
答案：B
某实验小组利用如图所示的实验装置来验证机械能守恒 定律。实验前需要调整气垫导轨底座使之水平，用游标卡尺测得遮 光条的宽度为 d。实验时将滑块从图示 位置由静止释放，由数字 计时器读出遮光条通过光 电门的时间 Δt。
(1)实验前需要调整气垫导轨底座使之水平。接通气源，将滑块 静置于气垫导轨上，若滑块基本保持________状态，则说明导轨是 水平的；轻推滑块，若滑块能做________运动，也说明导轨是水平 的。
解析：验证机械能守恒的表达式为 mgh＝12mv2，m 可消掉，验 证 gh＝12v2 即可，没必要称量重物和夹子的质量。打点计时器本身就 是计时仪器，不需要用秒表计时。
答案：AG EDBCHIJMKFL
用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律，实验所用的 电源有交流电和直流电两种。重锤从高处由静止开始落下，重锤上 拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上的点的痕迹 进行测量，即可验证机械能守恒定律。
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】
，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.
高中物理必修二 第四章 第五节 机械能守恒定律
√A.下落至C处速度最大
B.由A至D的过程中机械能守恒
√C.由B至D的过程中，动能先增大后减小 √D.由A运动到D时，重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量
小球从B至C过程，重力大于弹力，合力向下，小球做加速 运动，小球从C至D过程，重力小于弹力，合力向上，小球 做减速运动，所以小球由B至D的过程中，动能先增大后减 小，在C点动能最大，速度最大，故A、C正确； 由A至B下落过程中小球只受重力，其机械能守恒，从B至D过程，小 球和弹簧组成的系统机械能守恒，但小球的机械能不守恒，故B错误； 在D位置小球速度减小到零，小球的动能为零，则从A运动到D时，小 球重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量，故D正确.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
题图丁中，不计细绳与滑轮间的摩擦和滑轮质量时，绳子 张力对A做负功，对B做正功，代数和为零，空气阻力对A、 B均做负功所以A、B组成的系统机械能减少，故D错误.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
4.(多选)如图所示，一轻弹簧一端固定于O点，另一端系一重物，将重物 从与悬点O在同一水平面且弹簧保持原长的A点无初速度释放，让它自由 摆下，不计空气阻力，在重物由A点摆到最低点的过程中
答案 32 J 对弹簧和木块组成的系统由机械能守恒定律有12mv02＝12mv12＋Ep1 则 Ep1＝12mv02－12mv12＝32 J.
例4 (多选)如图，一根轻弹簧下端固定，竖立在水平面上.其上方A位置有
一小球，小球从静止开始下落到B位置接触弹簧的上端，在C位置小球所
受弹力大小等于重力，在D位置小球速度减小到零.不计空气阻力，弹簧
针对训练 (多选)如图所示，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是
高中物理：实验验证机械能守恒定律
高中物理：实验验证机械能守恒定律【知识点的认识】二、实验：验证机械能守恒定律1．实验目的：验证物体做自由落体运动时机械能守恒。
巩固由纸带求瞬时速度的方法，体验误差分析。
2．实验原理：自由下落的物体只有重力做功，若减小的势能等于增加的动能，即：﹣△E p ＝△E k，则物体机械能守恒。
3．实验的方法：让连着纸带的重物由静止自由下落，重物下落的高度h，和下落高度h时重物的速度v，可根据纸带得出。
看gh＝v2是否成立？4．实验器材：铁架台，重锤，打点计时器，低压交流电源，电键，刻度尺，复写纸，纸带，导线。
5．实验步骤：（1）按装置图安装好器材，注意打点计时器板面竖直，保证两个限位孔中心在同一竖直线上，并用导线将计时器接到低压交流电源上。
（2）将长约1米的纸带一端用小夹子固定在重物上后，另一端（上端）穿过打点计时器限位孔，用手提着纸带，使重物静止并靠近计时器的下方。
（3）接通电源，让重物带动纸带自由下落，计时器在纸带上打下一系列的点。
（4）换几次纸带，重复上述（2）、（3）步骤。
（5）在所得到的纸带中，选取点迹清晰、且第一、二两点间的距离接近2mm的3条纸带进行测量。
先记下第一点作为O点，再在纸带上点迹清晰部分依次连续地选取三个计数点，且相邻两计数点间的时间相等，设为T，如图所示的D、E、F三点，用刻度尺测出距O点到E点的距离设为h i，以及D、F间的距离s。
（6）用公式v i＝，计算出E点对应速度。
（7）看势能减少量mgh i是否等于动能增加量mv i2。
6．实验结论：重物自由下落时机械能守恒。
7．实验中应注意事项（1）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v n2＝gh n就行了。
（2）打点计时器要竖直架稳，使板面在同一竖直平面内，其两限位孔中心要在同一竖直线上，以尽量减少纸带与打点计时器间的摩擦阻力作用。
（3）实验时，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。
高中物理必修2验证机械能守恒定律
验证机械能守恒定律重点与剖析一、验证物理规律的正确性，通常有两种方法，直接验证和间接验证，直接验证是直接对结论进行验证，而间接验证并不是验证结论本身，而是验证由结论导出的一些推论。
本节利用直接验证和间接验证均可。
二、用实验验证物理规律，首先要确定该利用什么样的物理原理，再选定用什么样的实验过程，再选择实验的器材，后设计具体的实验步骤，设计记录数据的表格，设计数据的处理方法。
在实际做实验之前，还应对实验方案检查优化。
三、本实验验证的设计思路可以是：通过直接或间接测量满足机械能守恒条件的某个物理过程中多个时刻（或多个位置处）物体的机械能是否相同，从而验证该类过程中机械能是否守恒。
例如可以利用自由落体运动、平抛运动、小球在竖直面内的一段圆周运动、滑块在倾斜的气垫导轨上的运动等等。
四、本实验需要测量动能和重力势能，即需要测量瞬时速度和高度。
高度通常可以直接测量，速度则往往用间接测量的方法。
应好好复习刻度尺、打点计时器、气垫导轨的用法和用途，复习匀变速直线运动、平抛运动等的规律。
问题与探究1．试根据机械能守恒定律的内容，构思验证其正确性的实验方案.探究思路：（1）设计一个物体或物体系统的运动情景，使系统中的物体的动能和势能在相互转化的过程中无重力以外的其他力做功，或其他力做功足够少，几乎可以忽略，以满足机械能守恒的条件.（2）选取恰当的器材和实验装置，①能够记录物体运动高度的变化以便求出物体动能和重力势能转化过程中重力势能的变化；②能够求出物体在运动过程中某一位置的速度，进而求出物体动能的变化.（3）提出器材安装和实验操作的要求，保证实验过程误差尽可能地小.（4）选取科学的处理数据的方法.典题与精析例 题1：请设计一个验证机械能守恒定律的实例，分析：可利用自由落体运动，验证物体做自由落体运动时，机械能是否守恒。
实验前必须熟练匀变速直线运动和自由落体运动的规律，必须熟练掌握利用打点计时器打在纸带上的点求物体瞬时速度的方法。
高中物理必修2验证机械能守恒定律-课文知识点解析
验证机械能守恒定律-课文知识点解析一、实验目的：验证机械能守恒定律.二、实验器材：铁架台（带铁夹）、打点计时器、重锤（带纸带夹子），纸带几条，复写纸片、导线、直尺、学生电源.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互相转化，但总的机械能守恒.若物体某时刻瞬时速度为v ，下落高度为h ，则有：mgh =21mv 2. 故只需借助打点计时器，通过纸带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.确定第n 点的瞬时速度的方法是：测出第n 点相邻的前、后两段相等时间T 内下落的距离s n 和 s n +1，由公式v n =T s s n n 21++或由v n =Td d n n 211-+-求解. 四、实验步骤1.按图4－5－1将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.B2.用手竖直提起纸带使重锤停靠在打点计时器附近.3.先接通电源后松手，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、2两计时点间距离接近2 mm 的一条纸带，在起始点标上O ，以后各点依次标上1、2、3……用刻度尺测出对应下落高度h 1、h 2、h 3……6.应用公式v n =Th h n n 211-+-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21mv n 2，并进行比较. 五、数据分析全析提示纸带的处理是本实验的关键.1.实验中打点计时器的安装，两限位孔必须在同一竖直线上，以减少摩擦阻力.2.实验时，必须先接通电源，让打点计时器工作正常后，才能松开纸带让重锤下落.3.纸带上端要用手提着静止，这样可保证下落的初速度为零，并且纸带上打出的第一个点是清晰的一个小点.4.测量下落高度时，都必须从起点算起，不能搞错.为了减小测量h 值的误差，选取的各个计数点要离起始点远些，纸带也不宜过长，约40 cm 即可.5.实验中重物和纸带下落过程中要克服阻力（主要是打点计时器的阻力）做功，所以动能的增加量ΔE k 一定稍小于势能的减少量ΔE p .6.因不需要知道动能的具体数值，因此不需要测出重物的质量m .7.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.DhBhCh图4－5－2按图4－5－2所示的方法处理纸带，取A 、B 、C 、D 四个点，并以D 点为参考点，测量的一组数据供参考（表7－1），老师们可以根据学生的水平提出不同的处理方法要求.表7－1 m =0.2 kg g =9.79 m ·s －2Δt =0.04 s。
高中物理必修2实验 验证机械能守恒定律
生：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．
师：实验中的误差主要来源于哪里?
生：重物和纸带下落过程中要克服阻力，主要是纸带和计时器之间的摩擦力，计时器平面不在竖直方向上；纸带与计时器不平行：交流电的频率不等于50 Hz测量数据时的误差等等．
教学重点、难点
教学重点
掌握验证机械能守恒定律的实验原理．
教学难点
验证机械能守恒定律的误差分析及如何减小实验误差的方法．
教学方法
探究、讲授、讨论、练习
教学手段
教具准备
重物、电磁打点计时器以及纸带、复写纸片、低压电源及两根导线、铁架台和铁夹、刻度尺、小夹子．
教学活动
[新课导入]
师：上一节课我们学习了机械能守恒定律，我们首先采复习一下什么叫做机械能守恒定律?
师：过程开始和终结位置是怎样选择的?
生：实验用的纸带一般小于1 m，从起始点开始大约能打出20个左右的计数点，终结位置的点可以选择倒数第一个点或者倒数第二个点，从这一个点向前数4—6个点当开始的点．
师：这样选取的目的是什么?
生：这样选取的目的是可以减小这两个点瞬时速度和两点之间的距离(高度h)测量的误差．
师：在数据处理时，是不是必须从打的第一个点开始呢?
生：课文中有这样的句子“纸带上某两点的距离等于重物下落的高度，这样就能得到重物下落过程中势能的变化”．在第四节我们已经学习了重力势能的相对性，处理纸带时选择适当的点为参考点，势能的大小不必从起始点开始计算．
师：在实验中是不是要先进行测量重物的质量呢?
高中物理必修二《5 实验：验证机械能守恒定律》多媒体精品课件
0.216 8 0.143 1 m / s =1.84
2 0.02
m/s
(3)他继续根据纸带算出各点的速度v,量出下落距离h,
并以 v2 为纵轴、以h为横轴画出的图像,根据 1 v2=gh,
v2
2
2
与h的图像是一条倾斜的直线,所以应是图丙中的
2
C。
答案:(1)C B (2)1.84 (3)C
类型二 数据处理 【典例2】用如图1实验装置验证m1、m2组成的系统机械 能守恒。m2从高处由静止开始下落,m1上拖着的纸带通 过打点计时器打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测 量,即可验证机械能守恒定律。图2给出的是实验中获 取的一条纸带:0是打下的第一个点,每相邻两计数点间
答案:(1)A
(2) ( R )2
t2
( R )2 t1
1 2
gh1
1.实验创新思路: 改进速度的测量方法。
2.实验步骤: (1)用刻度尺测出A、B之间的距离h1。 (2)用游标卡尺测出小球的直径。 (3)让小球从某一高度处由静止释放。
(4)小球依次从A、B两个光电门传感器的发射器和接收 器之间通过。测得挡光时间分别为t1、t2。 (5)计算小球经过光电门A、B的速度。 (6)利用公式验证机械能守恒。
m2gh-m1gh=
1 2
(m1+m2)v2,
即有: 1 v2 m2 m1 gh 1 gh，
2
m2 m1
2
所以
1 2
v2-h图像的斜率表示重力加速度的一半,由图
可知,斜率k=4.85,故当地的实际重力加速度为:g=2k=
9.7 m/s2
答案:(1)2.4 (2)0.58 0.60 在误差允许的范围内 ,m1、m2组成的系统机械能守恒 (3)9.7
高一物理必修2 验证机械能守恒定律
高一物理必修2验证机械能守恒定律一、教材概述本实验属验证型学生实验，实验目的是验证机械能守恒定律．用研究物体自由下落的运动来验证机械能守恒定律的原理是：忽略空气阻力，自由下落的物体在运动过程中机械能守恒．即重力势能的减少等于动能的增加，设物体的质量为m ，测出下落距离为h 时的速度为v ，那么在误差允许X 围内，由计算得出221mv mgh =，机械能守恒定律即被验证．根据本实验的测算要求，实验中所需实验器材有：铁架台、铁夹、打点计时器、学生用低电源、纸带、重物、米尺、导线假设干．本实验的实验目的就是通过使用打点计时器测算瞬时速度来验证机械能守恒定律．本实验是让重物固定在纸带上，让纸带穿过打点计时器．使重物在靠近计时器的地方从静止开始自由下落，计时器在纸带上打下一系列小点．从纸带上可分析出重物下落距离分别为h 1、h 2、h 3、……时的速度v 1、v 2、v 3、……，假设在实验允许误差X 围内有，21121mv mgh =，22221mv mgh =，23321mv mgh =，……，机械能守恒定律就被验证了． 由于重物和纸带在下落过程中要克服阻力(主要是打点纸带所受到的阻力)做功，所以势能的减小量p E ∆稍大于动能的增加量k E ∆．二、方法指导1．实验设备的安装做好本实验的关健是尽量减小重物下落时纸带所受到的阻力，所以选择好实验设备和安装方式是减小阻力的有效方法．电火花计时器比电磁打点时器对纸带的阻力小，用图7-10-2中的安装方式比用图7-10-1的安装稳定，纸带运动中的阻力也小．2．实验操作的步骤(1) 安装时为使纸带受到的阻力尽可能小，打点计时器要安装的稳定，并且打点计时器平面在垂直方向．如图7-10-2所示，可以让打点计时器紧靠铁架台或桌面．(2) 选择质量好的纸带，穿过打点计时器的两个限位孔，再把系有重物的夹子夹上．先把纸带提到图示位置，先接通电源，再放开纸带，让重物牵引着纸带自由下落，即可在纸带上打出点迹．(3) 更换纸带，同样的再打几条以备选用．(4) 选取第1、2两点间距离接近2mm 的纸带进行测量． (5)在起始点标上O ，以后各依次标上1，2，3……用刻度尺测出对应下落高度h 1、h 2、h 3、……．(6) 应用公式Th h v n n n 211-+-=计算出各点的对就即时速度v 1、v 2、v 3． (7) 计算各点对应的重力势能减少量n mgh 和动能增量221n mv 进行比较． 3．实验操作的技巧为减小纸带运动过程中的阻力，在释放纸带前，用手提住纸带的上端，可以稍微上下左右移动纸带，寻找一个手感阻力量小的位置，使纸带竖直且不与槽边接触再释放，这样的操作会使得到数据更理想．4．纸带选取的要求挑选纸带时要在点迹清晰的纸带中，再挑选出第一、二两点间的距离接近2mm 的纸带进行测量．5．实验数据的采集在挑选出的纸带上，记下第一个点的位置O ，并在纸带上从任意点开始依次选取几个点1、2、3、4、……并量出为到位置O 的距离，这些距离就是物体运动到点1、2、3、4、……时下落的高度h 1、h 2、h 3、h 4、……．根据在匀变速运动中，时间t 内的平均速度等于该段时间中点2t 时刻的瞬时速度，可算出点1到点3之间的距离等于13h h -，由th h v 2132-=算出平均速度就是物体下落到h 2时的瞬时速度v 2、，式中s 02.0=t ，纸带上任意两个相邻的点间所表示的时间都是．用这种方法计算出物体在打下点2、3、4、……时的速度v 2、v 3、v 4、……6．实验数据的处理把实验数据填入下表，也可以自己另行设计，算出重物运动到点2、3、4、……时减少的重力势能2mgh 、3mgh 、4mgh 、……和增加的动能2221mv 、2321mv 、2421mv 、……根据机械能守恒定律，比较2221mv 与2mgh ，2321mv 与3mgh ，2421mv 与4mgh ，……比较结果与理论上的是否一致？计算时g 取当地的数值．三、问题讨论1．为什么选用纸带应尽量挑选第1、2两点间的距离接近2mm 的纸带？计时器每隔打一次点，自由落体运动在最初内下落的距离mm 2m 0.002m 02.08.9212122==⨯⨯==gt h ． 如果纸带是在打第一个点时的瞬间开始下落，那么纸带每一、二两点间的距离应该为2mm ，如果纸带是在打第一个点后某一时刻开始下落，那么第一个点与第二个点间的时间就没有，例如纸带是在打第一个点后0.005 s 瞬间开始下落，那么第一个点与第二个点间的时间就只有－ =了，距离也就小于2 mm ．这样对h 2、h 3、h 4、……和v 2、v 3、v 4、……的计算都会产生影响，也就影响了最后的比较．2．为什么可以不用测量重锤的质量？因为验证的是221n n mv mgh =，也就是221n n v gh =，所以重锤的质量不需要测出． 四、热点考题(1996年全国高考试题)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50Hz ，查得当地重力加速度g = m/s 2，测得所用的重物的质量为m kg ．实验中得到一条点迹清晰的纸带，把第一个点记作O ，另选连续的4个点A 、B 、C 、D 作为测量的点．如图7-10-3所示，经测量知道A 、B 、C 、D 各点到O cmcmcmcm ，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(取3位有效数字)解法提示C 点至O 点的距离h c = 77.76cm 图7-10-3=0.7776m ，重物由O 运动到C ，重力势能减少62.77776.08.91=⨯⨯==∆C P mgh E J重物过C 点的瞬时速度888.302.027018.08573.022=⨯-=-==T OB OD T BD v c m/s 重物由O 到C 增加的动能56.7)888.3(1212122=⨯⨯==∆c k mv E J第10课时 验证机械能守恒定律 (A)1．在“验证机械能守恒定律〞的实验中，需要直接测量和间接测量的数据是重物的( )A ．质量B ．下落时间C ．下落高度D ．瞬时速度2．在进行《验证机要能守恒定律》的实验中，有以下器材可供选择：铁架台、打点计时器以及复写纸、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_________________________．3．在“验证机械能守恒定律〞的实验中，因为不要测重物的质量，是因为 ( )A ．重物质量大小与实验的误差无关B ．重物质量越小实验的误差越小C ．重物质量越大实验的误差越大D ．因为验证了221n n v gh =，也就是验证了221n n mv mgh = 4．选择纸带时，较为理想的是A ．点迹小而清晰的B ．点迹粗的C ．第1、2两点间的距离接近2mm 的D ．纸带长度较长的(60cm 以上)5．在《验证机械能守恒定律》的实验中，对于自由下落的重物，以下选择条件中可取的是〔〕A ．选用重物时，重的比轻的好B ．选用重物时，体积小的比大的好C ．选定重物后，为计算其动能、势能的变化量，需要称出它的质量D ．重物所受重力应远大于它所受的空气阻力和纸带受到打点计时器的阻力6．电源的频率为50Hz ，当地重力加速度80.9 g m/s 2，测得所用重物的质量是，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、2两点间的距离分别为，和，可以看出其中一人在操作上有误，具体原因是_________________________，选用第二条纸带，量得三个连点A 、B 、C 到第一点的距离分别是、和，当打点计时器打在B 点时，重物重力势能减少量为________J ，重物的动能是_________J ．7．以下实验步骤中，不必要的步骤是________________，正确步骤的合理顺序是___________________．〔填写代表字母〕 A ．用天平称出重锤和夹子的质量B ．将重物系在夹子上C ．将纸带穿过计时器，上端用手提着，下端夹上系住重物的夹子，再把纸带向上拉，让夹子静止，靠近打点计时器D ．把打点计时器接在学生电源交流输出端，把输出电压调在6V 〔电源不接通〕E ．把打点计时器用铁平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F ．在纸带上选取几个点，进行测量和记录数据G ．用秒表记录重物下落的时间H ．接通电源，释放纸带I ．断开电源J ．更换纸带，重新进行两次实验K ．在三条纸带中选出合适的一条L ．进行计算得出结论，完成实验报告M ．拆下导线，整理器材8．如图7-10-1所示的是在“验证机械能守恒定律〞的实验中所选取的一条纸带，其中O 为起始点，A 、B 、C 为某三个连续的点迹，打点时间间隔s 02.0=T ，最小刻度为mm 的直尺量得cm 55.15=OA ，cm 2.19=OB ，cm 23.23=OC ，假定上述数据并没有看错，那么它们中不符合数据记录要求的是_______段，正确的记录要求是________cm ．根据上述数据，当纸带打到B 点时，重锤的重力势能减少量为_________J ，动能的增加量为________J(重锤重量为m )．第10课时 验证机械能守恒定律 (B) 1．在利用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中，除铁架台、夹子、学生电源、纸带和重物外，还需要 〔 〕A. 秒表B. 刻度尺C. 天平D. 打点计时器2．在“验证机械能守恒定律〞的实验中，由于摩擦阻力不可避免，那么以下说法中正确的选项是( )A ．重锤减小的重力势能一定等于增加的动能B ．重锤减小的重力势能大于等于增加的动能C ．重锤减小的重力势能小定等于增加的动能D ．以上说法都不可能3．关于学生实验“验证机械能守恒定律〞的实验误差，以下说法中正确的选项是( )图7-10-1A．重锤的质量选择大些，有利于减小实验误差B．重锤的质量选择小些，有利于减小实验误差C．选用卷曲的纸带会造成较大的误差D．接通电源，纸带将要下落时，提纸带的手微微颤动，会造成较大的误差4．在《验证机械能守恒定律》的实验中，以下说法中正确的选项是〔〕A．要用天平称重锤质量B．实验时，当松开纸带让重锤下落的同时，立即接通电源C．要选用第1、2两点接近2mm的纸带D．实验结果是动能增加量略大于重力势能的减小量5．以下实验步骤中，合理的顺序是__________________________．(CBAEFDG)A．把重物系在夹子上，纸带穿过计时器，上端用手提着，下端夹上系有重物体的夹子，让夹子靠近打点计时器．B．把打点计时器接入学生电源交流输出端，输出电压调在6V．C．把打点计时器固定在铁架台上，使两个限位孔在同一直线上．D．拆下导线，整理器材．E．接通电源，释放纸带．F．断开电源，更换纸带，再重复进行几次实验．G．在几条纸带中选取最合适的一条，在纸带上选几个点，进行数据处理．6．在《验证机械能守恒定律》的实验中，假设以v2/2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据画出的v2/2-h图线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？7．在本实验中，所用电源的频率为50Hz，某同学选择了一条理想的纸带，用刻度尺测量时各记数点位置对应刻度尺上的读数如图8-10-2所示〔图中O点是打点计时器的第一个点，A、B、C、D、E分别是每打两个点的时间作为计时单位取的记数点〕，试根据纸带求：〔1〕重锤下落的加速度；〔2〕假设重锤质量为m，求重锤从起始下落至B点时，减少的重力势能；〔3〕重锤下落到B点时的动能；〔4〕从〔2〕〔3〕的数据可得出什么结论，产生误差的主要原因是什么？8．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50Hz，查得当地的重力加速度g2，实验中得到一条点迹清楚的纸带如图7-10-1所示，把第一个点记作O，另选连续的4个点A、B、C、D作为测量的点，经测量A、B、C、D各点到O的距离分别为62.99cm、70.18cm、77.76cm、85.73cm，根据以上数据，可知重物由O点运动到C点，重力势能减少量等于______J，动能的增加量等于______J〔取三位有效数字〕．在实验允许误差X围内，可认为重物下落过程中，机械能________．〔可设重物质量为m〕图7-10-19．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，手对小球所做的功？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？第10课时练习题(A)1．CD2．低压直流电源、天平、秒表低压交流电源、重物、刻度尺、夹子．3．D4．C5．ABD6．先释放纸带再接通电源，，1.84J7．AG EDBCHIJMKFL8．OB段，，，1.84mJ练习题(B)1．BD2．B3．ACD4．C5．CBAEFDG6．通过原点的一条直线重力加速度g7．2mm (4) 在实验误差允许的X 围内，重锤下落时机械能守恒产生误差的主要原因是阻力．8．mm9．(1) 用天平测出小球的m ，用秒表测出小球竖直上抛到落回手中所需时间t (2) 8)(2gt m E W KO ==。
高中物理必修二 新教材 讲义 第5节 实验：验证机械能守恒定律
第5节实验：验证机械能守恒定律[学习目标]1.理解验证机械能守恒定律的原理。
会设计实验方案，确定需要测量的物理量，采用正确的方法测量相关的物理量。
2.能够控制实验条件，正确进行实验操作，获取物体下落的高度和速度的大小等数据，会分析动能增加量小于重力势能减少量的原因，并采取相应措施，以减小实验误差。
3.树立实事求是的科学态度，培养认真严谨的科学精神。
一、实验思路机械能守恒的前提是“只有重力或弹力做功”，因此研究过程一定要满足这一条件。
本节实验我们以只有重力做功的过程进行研究。
二、物理量的测量及数据分析只有重力做功时，只发生重力势能和动能的转化。
(1)要验证的表达式：12m v22＋mgh2＝12m v21＋mgh1或12m v22－12m v21＝mgh1－mgh2。
(2)所需测量的物理量：物体所处两位置之间的高度差、物体的运动速度。
三、参考案例案例1：研究自由下落物体的机械能1.实验器材铁架台(带铁夹)、打点计时器、重物(带夹子)、纸带(数条)、复写纸、导线、毫米刻度尺、低压交流电源。
2.实验步骤(1)安装置：按图所示将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上，接好电路。
(2)打纸带：①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；②先接通电源，后松开纸带，让重物带着纸带自由下落；③关闭电源，取下纸带。
更换纸带重复做3～5次实验。
(3)选纸带：选取点迹清晰且第1、2两点间距接近2 mm 的纸带。
(4)测长度：用毫米刻度尺测出所选定的各计时点到基准点的距离。
3.注意问题(1)减小各种阻力的措施安装时使打点计时器的限位孔与纸带处于同一竖直平面内；应选用质量和密度较大的重物。
(2)因重物下落过程中要克服阻力做功，实验中动能增加量必定稍小于重力势能减少量，否则实验数据不准确。
4.数据分析(1)计算速度：利用公式v n ＝h n ＋1－h n －12T计算出点1、点2、点3、…的瞬时速度v 1、v 2、v 3、…。
实验验证机械能守恒定律—部编版新高中物理必修第二册课件-公开课
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实验注意事项： （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。 （3）实验时,必须先接通电源,让打点计时器工作正常后才能松开纸带让重 锤下落 （4）本实验因不需要知道重物动能的具体数值,故不需要测出重物的质量m. （5）实际上重物和纸带下落过程中要克服阻力(主要是打点计时器的阻力) 做功, 所以动能的增加量△EK必定稍小于势能的减少量△EP
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在“验证机械能守恒定律”的实验中：
(1)实验的研究对象是__重__物____(填“纸带”或“重物”)。
(2)供选择的重物有以下四个应选择( A ) A．质量为100 g的钩码 B．质量为10 g的砝码
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(多选)在“用自由落体法验证机械能守恒定律”的实验中，下列物
理量中需要测量的有( CD )
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物理必修2 第四章第五节验证机械能守恒定律 课件
2．方案二 (1)小球运动时，应使其轨迹在一竖直面内，避免做圆锥摆 运动． (2)调整带方格纸的木板，应使其竖线在竖直方向上． (3)为准确测定小球在各位置的瞬时速度，可在小球下部安 置一块挡光片，并确保挡光片在竖直面内．
七、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12mv2 稍小于 重力势能的减少量 mgh，这是系统误差． 2．本实验的另一个误差来源是长度的测量，属偶然误差．
三、实验器材 方案一:打点计时器及电源、铁架台(含铁夹)、纸带、钩码、 刻度尺、夹子． 方案二：DISLab实验仪一套，铁架台、摆球、细线、铅笔、 贴有方格纸的木板、刻度尺.
四、实验步骤 1．方案一 (1)如图所示把打点计时器安装在铁架台上，并将打点计时器 接到电源上． (2)把纸带的一端和钩码用夹子固 定好，另一端穿过计时器限位孔， 用手竖直提起纸带使重物停靠在打 点计时器附近． (3)先接通电源，然后松手让重物带 着纸带自由下落． (4)重复几次，得到3～5条打好点 的纸带．
3．另外交流电的频率发生波动，也会给实验带来偶然误差．
实验原理和操作
验证机械能守恒定律的实验步骤如下： A．把打点计时器固定在铁架台上，并用导线将打点计时器 接在低压交流电源上 B．将连有重物的纸带穿过限位孔，用手提着纸带，让手尽量 靠近打点计时器 C．松开纸带，接通电源 D．更换纸带，重复几次，选点迹清晰的纸带进行测量 E．用天平测量物体的质量m 在上述实验步骤中错误的是____B____和____C____，多余的是 ____E____．
2．方案二 (1)在铁架台上端用铁架悬挂一个摆球(如图所示)． (2)在方格纸上确定4至5个点作为测量点． (3)分别安装光电传感器，并使之与数据采集器相连接． (4)让小球从某一高度向下摆动，分别测定摆球在摆动过程中 任意时刻的动能和重力势能． (5)研究每一个测量点上机械 能的总量有什么特点．
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E
＝
k
1 2
m
v
2＝
B
1 2
m
1.944
2
＝1.8
90
m
J
(1)减少的重力势能ΔEp＝1.911mJ (2)增加的动能为ΔEk＝1.890mJ (3)从(1)(2)可知，在实验误差允许范围内重力势能 的 减少量等于其动能的增加量，机械能守恒．
重物减少的重力势能略大于其增加的动能，原因 是：重物下落过程中受空气阻力，打点计时器与纸带间 有阻力等，损失了一部分机械能．
警示：掌握实验的数据处理方法和误差 产生的原因，然后针对具体问题进行全面分 析．只有从原理上着手，问题的解决才有根 据，决不能死记实验步骤和注意事项．
• 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
解析：重物下落到打B点时 减少的 重力势 能为：
E＝pmg Nhomakorabeah＝
m
g
·O
B＝9.8
0
.1
9
5
m＝1.9
1
1
m
J
到 B点 时 的 速 率
v
＝
B
OC - OA＝ 2T
0.2805 2
- 0.1250 0.04
m
/
s
＝1.944m / s
物 体 从 开 始 到 下 落 到 B点 时 增 加 的 动 能 为 ：
大但体积又较小的物体（密度较大的重物）．
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＝ 2gh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．
• 14、Thank you very much for taking me with you on that splendid outing to London. It was the first time that I had seen the Tower or any of the other famous sights. If I'd gone alone, I couldn't have seen nearly as much, because I wouldn't have known my way about.
温馨提示：请摘抄笔记！
结论：
在实验误差允许范围内，其重力势能的减少量等 于其动能的增加量，机械能守恒。
点评：该实验中主要存在偶然误差和系 统误差．减小测量误差的方法是：一是测高 度时应从打点的起点量起，二是多次测量取 平均值；系统误差是由于重物和纸带下落过 程中要克服阻力做功，动能的增量必定稍小 于势能的减少量．
•
THE END 17、一个人如果不到最高峰，他就没有片刻的安宁，他也就不会感到生命的恬静和光荣。2021/3/182021/3/182021/3/182021/3/18
谢谢观看
例1：在“验证机械能守恒定律”的实验中，所用电源的 频率为50Hz，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所示(图中O点是打点 计时器打出的第一个点，A、B、C、D、E分别是每打两个 点取的计数点，单位：mm)．根据纸带计算：
(1)若重物质量为mkg，则重物从开始下落到打B点时，减少的重力势能； (2)重物下落到B点时增加的动能； (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？
先通电源，再释放纸带
5、释放纸带时应注意什么问题？
释放重物前，重物应靠近打点计时 器，以便能打出较多的点。拉稳纸带的 上端，确保重物由静止释放。
按如下实验步骤进行实验
①按照如图所示装置安装打点计时器 ②将纸带穿过计时器，下端与重物相连 ③接通电源，待计时器工作稳定后释放 纸带 ④及时切断电源，取下纸带，标上纸带 号 ⑤更换纸带，重复以上步骤 ⑥整理器材，使器材复位
ΔEK(J)
1
2
3
4
通过本实验，我们可以得到的结论是：
偶然误差：测量纸带时产生
系统误差：因重物、纸带下落中 要克服阻力做功，打点计时器与纸带 间有摩擦阻力等
误差影响：使动能增加量必定稍 小于重力势能减少量
温馨提示：请摘抄笔记！
温馨提示：请摘抄笔记！
计算物体的速度，可有三种方法
1、vn = 2ghn
EK7＋mgh＝EK13
测定第n点的瞬时速度的方法: 测出第n点相邻的前、后两段相等时间间隔T内下落
的高度xn-1和xn+1(或用hn-1和hn+1),然后由公式 vn=(xn+1+xn-1)/2T或由vn=(hn+1-hn-1)/2T可得vn
Δh VA VB 势能减少量 动能增加量
m m/s m/s mgΔh(J)
• 10、人的志向通常和他们的能力成正比例。2021/3/182021/3/182021/3/183/18/2021 2:09:46 PM • 11、夫学须志也，才须学也，非学无以广才，非志无以成学。2021/3/182021/3/182021/3/18Mar-2118-Mar-21 • 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。2021/3/182021/3/182021/3/18Thursday, March 18, 2021 • 13、志不立，天下无可成之事。2021/3/182021/3/182021/3/182021/3/183/18/2021
2、vn =gtn
注意：第1种方法和第2种方法 不能使用，犯了用机械能 守恒定律去验证机械能守 恒的错误；
3、vn
=hn1-hn-1 2T
正确方法
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
讨论：如何选取纸带上的两点作为我们研究 过程的起点和终点？
终点可选择倒数第一个点或倒数第二个点， 从这一个点向前数4～6个点当起点，可以减 小这两个点的瞬时速度以及两点之间距离（高 度h）测量的误差。
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7
13
我们可以选取7、13两点，比较它们的机械能E7 和E13,以点13为0势能参考点，验证：
第四章 机械能和能源
4.5 机械能守恒定律
学生实验：验证机械能守恒定律
1、什么叫机械能守恒？ 2、机械能守恒的条件是什么？ 3、自由落体运动的物体，机械能守恒吗？
质量为m的物体从O点自由下落，以地面为零 参考面，经过A、B两点的速度分别为VA和VB，A、 B两点距地面的高度分别为hA、hB。
4、如何推导机械能守恒的表达式？
方法二 图象法：以v2/2为纵轴，以h 为横轴画出图线，若是一条通过原点的直 线，则可以得出机械能守恒的结论．图线 的斜率表示重力加速度g.
测量这些物理量，需要哪些器材？
重物、打点计时器、 纸带、交流电源、铁 架台、夹子、刻度尺
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，应采用密度较大的重 物。
本实验借助
自 由 落 体 运 动
验证机械能守恒定律
mgΔh
=
1 2
mvB2
-
1 2
mvA2
要证明上式是否成立，需要测量哪 些物理量？
如何测量这些物理量？
数据处理
方法一 计算法：对每一计数点获得 的数据进行计算并进行比较，若在误差允 许的范围内，重力势能的 减少量 与动 能的 增加量 相等，就可以得出机械能 守恒的结论．
。2021年3月18日星期四2021/3/182021/3/182021/3/18
• 15、会当凌绝顶，一览众山小。2021年3月2021/3/182021/3/182021/3/183/18/2021
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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。
3、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。
4、实验时，接通电源和释放纸带的顺序 怎样？