1、课时二 实验：验证机械能守恒定律1实验目的与实验器材(1)实验的目的是：研究物体自由下落过程中_守恒，即系统机械能的总量保持不变(2)实验所需要的器材有：铁架台、铁夹、打点计时器、夹子、复写纸、刻度尺、_、_、_、_等2实验原理在只有_做功的自由落体运动中，物体的_和_互相转化，但总的机械能守恒即动能的_等于重力势能的_(1)若以重物下落时的起点为基准，物体下落高度 h 时的速度为 v，在误差允许的范围内，由计算得出12mv2mgh0，若取下落高度的绝对值为 h，则有_，则机械能守恒定律得到验证(2)若以重物下落过程中的某一点 A 为基准，设重物的质量为 m，测出物体对应于 A 点的速度 vA
2、，再测出物体由 A 点下落 h 后经过 B 点的速度 vB，则在误差允许范围内，由计算得出12mv2B12mv2Amgh，则机械能守恒定律得到验证3数据处理取下落高度的绝对值为 h.(1)利用公式 vnhn1hn12T，计算出点 1、点 2、点 3、的瞬时速度 v1、v2、v3、.(2)要验证的是12mv2_或12mv2212mv21_，只需验证12v2gh 或12v2212v21gh，因此_测量重物的质量 m.验证：通过计算，看在误差允许的范围之内12v2n与 ghn 是否相等或12v2m12v2n与 ghmn 是否相等【概念规律练】知识点一 实验器材的选择和实验的操作1用自由落体法验证机械
3、能守恒定律的实验中，下列物理量中需要测量的有()A重物的质量B重力的加速度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2在验证机械能守恒定律的实验中：(1)从下列器材中选出实验所必需的，其编号为_A打点计时器(包括纸带)B重物C天平 D毫米刻度尺E秒表 F运动小车(2)打点计时器的安装放置要求为_；开始打点计时的时候，应先_，然后再_(3)选择下列正确的实验步骤，并按次序排列为_A用天平测出重锤的质量B把打点计时器竖直地夹稳在铁架台上C接通电源，松开纸带D松开纸带，接通电源E用停表记下重锤下落的时间F取下纸带，重复上述实验 3 次G将纸带固定在重锤上，让纸带穿过打点计时器并用手提住，使
4、重锤靠近打点计时器H选取理想纸带，对几个方便的点测量并计算，看 mgh 和12mv2 是否相等知识点二 实验的原理3在某次验证机械能守恒定律的实验中，由于打点计时器两限位孔不在同一条竖直线上，使纸带通过时受到了较大的阻力，则结果()Amgh12mv2Bmgh”或“Ek，这是因为重物下落的过程中除了受到空气阻力的作用外，还受到纸带和限位孔间摩擦阻力的作用5C 根据机械能守恒定律有：mgh12mv2，v22gh，所以 v2 与 h 成正比例关系，函数图象是一条过原点的直线，C 正确点评 图象法的应用必须与函数关系式相结合使用，才能充分明确图象与函数之间的关系及图象的形状6(1)1.911m(2)1
5、.89m (3)见解析解析(1)重力势能的减少量为Ep 减mghOBm9.80.1951.911m(2)重物下落到 B 点时的速度vBhAC4T0.155 540.02 m/s1.944 m/s所以重物从 O 点下落到 B 点动能的增加量为Ek 增12mv2B12m1.94421.889m(3)从(1)、(2)中计算的数据可得出在实验误差允许的范围内重物减少的重力势能等于其增加的动能，机械能守恒产生误差的主要原因：重物在下落时要受到阻力作用(打点计时器对纸带的摩擦力、空气阻力)，克服阻力做功课后巩固练1AE 在“验证机械能守恒定律”的实验中，需验证重力势能减少量 mgh 和动能增加量12mv2
6、 之间的大小关系若机械能守恒，则有 mgh12mv2，两边都有质量，可约去，即验证gh12v2 成立即可，无需用停表测量时间，因此 E 选项也多余，其余选项都需要，故应选 A、E.2B 为减小实验误差，重物应选质量大些的，且重物质量不需称量，A、C 错，B 正确；电磁打点计时器的振针与纸带间有摩擦，电火花计时器对纸带的阻力较小，故选用电磁打点计时器误差大些，D 错误3CD4(1)C(2)解析(1)本实验需要验证 mgh 与12mv2 的关系，所以不需要测量重物质量 m，C 正确(2)重物在下落过程中克服阻力做功，使减小的重力势能不能完全转化为动能，所以 mgh12mv2.5(1)AD(2)见解
7、析解析(1)需要米尺来测量两点之间的距离，电磁打点计时器需用交流电源，故选 A、D.(2)纸带与电磁打点计时器之间存在摩擦阻力；测量两点之间距离时，读数有误差；计算势能变化时，选取的两点距离过近；交变电流频率不稳定(选取两个原因即可)6D 在验证机械能守恒定律的实验中，物体下落的高度是用刻度尺测出；瞬时速度的测量则是采用匀变速直线运动的规律，根据纸带上某点的瞬时速度等于该点前后相邻两点间的平均速度进行计算得出的，故只有 D 方案符合要求7(1)BCD(2)0.98 0.49 0.48解析(1)步骤 B 错，应该接到电源的交流输出端；步骤 C 不必要，因为根据测量原理，重物的动能和势能表达式中都
8、包含了质量 m，可以约去，所以不必测量重物的质量；步骤 D错，应先接通电源，待打点计时器工作稳定后再释放纸带(2)vB v AChAC2T7.063.1420.02 102 m/s0.98 m/s从点 O 到点 B，重力势能的减少量EpmghOB19.85.01102 J0.49 J此过程物体动能的增量Ek12mv2B1210.982 J0.48 J.8见解析解析 本题主要考查学生对验证机械能守恒定律实验原理的理解甲同学选择从 O 到 C段验证机械能守恒，计算 C 点的速度用 v2C2ghOC，犯了用机械能守恒定律去验证机械能守恒的错误计算 vC 可以选择 vChODhOB2T.乙同学选择了从 B 到 C 段验证机械能守恒，由于 B、C 较近可造成误差偏大，可选择 BD段相对较为合适