1、4.5 验证机械能守恒定律 学案（粤教版必修2）【学习目标】1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通过验证机械能守恒定律进一步加深对机械能守恒条件的理解【重点难点】验证机械能守恒定律【学法指导】认真阅读教材，体会验证机械能守恒定律的物理思想和方法。【知识链接】1什么是机械能？2机械能守恒的条件是什么？利用打点计时器在纸带上记录下物体自由下落的高度h及计算出的瞬时速度v，若物体在自由下落过程中机械能守恒，则应满足的关系式是：_【学习过程】一、实验原理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互相转化，但总的机械能守恒，利用打点计时器在纸带上记录下物体自由下落的高度
2、h及计算出的瞬时速度v，从而验证物体在自由下落过程中，重力势能的减少量Ep= mgh与物体动能的增加量Ek=mv2/2相等。思考1：实验中为什么不必用天平测量重锤的质量？思考2：实验时不慎将一条选择好的纸带的前面一部分损坏了，能否用来验证机械能守恒定律？二、实验步骤1把打点计时器按图安装在铁架台上，用导线将打点计时器与学生电源连接好2把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，待计时器打点稳定后再松开纸带，让重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点4取下纸带，换上新的纸带重打几条（3-5条）5从打出的各纸带中挑出
3、一条点迹清晰且第1，2两打点间距离接近2 mm的纸带，在第一个打点上标出O，并从稍靠后的某一点开始，依次标出1,2,3,并量出各点到位置O的距离h1 ,h2 ,h3 ,并记人表格中，6用公式vn=v中计算出各点对应的瞬时速度v1, v2 , v3 , v4，并记录在表格中7计算打各点时重力势能的减少量mgh和动能的增加量mv2/2并进行比较，看是否相等，将计算数值代人表格中三、验证机械能守恒定律注意事项1实验中打点计时器的安装，两纸带限位孔必须在同一竖直线上，以减小摩擦阻力。2实验时，必须先接通电源，让打点计时器工作正常后再松开纸带让重锤下落3打点计时器必须接50 Hz交流低压电源4手提纸带上
4、端时，释放纸带时，保证重锤下落的初速度为零，并且纸带上打出的第一个点是清晰的一个小点5为减小测量h值的相对误差，选取的各个记数点要离起始点远些纸带也不宜过长，约40 cm即可6.选取的纸带最好使第1,2两点间的距离接近2mm并且点迹清晰因为打点计时器每隔0.02 s打一次点，自由落体运动在最初0.02s内下落的距离2 mm。所以，纸带第1,2两点间的距离接近2 mm,意味着纸带是在打第1个点的瞬间开始下落四、数据处理及误差分析 1.由于测量长度带来的误差属于偶然误差，减小办法：一是测距离时都应从刻度清晰的某点量起；二是多测几次取平均值；三是用图象法处理数据。2.本实验实验关于速度的求解，只能从
5、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；高度h只能用刻度尺直接测量。3.实际上重锤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Ek必定稍小于势能的减少量EP，这是属于系统误差。【训练测试】1在“验证机械能守恒定律”的实验中，下列物理量中要用工具测量和通过计算得到的有()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瞬时速度2在“验证机械能守恒定律”的实验中(1)实验的研究对象是_(2)供选择的重物有以下四个应选择()A质量为100g的钩码B质量为10g的砝码C质量为200g的木球D质量为10g的塑料球(3)给打点计时器提供的电源如
6、下，应选择()A4节干电池B3节蓄电池C学生电源4V6V，交流输出D学生电源4V6V，直流输出3在利用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中：(1)打点计时器所接交流电的频率为50Hz，甲、乙两条实验纸带如图所示，应选_纸带好(2)若通过测量纸带上某两点间距离来计算某时刻的瞬时速度，进而验证机械能守恒定律现已测得2、4两点间距离为s1,0、3两点间距离为s2，打点周期为T，为了验证0、3两点间机械能守恒，则s1、s2和T应满足的关系为_4(哈师大附中0809学年高一下学期期中)在当地重力加速度为9.8m/s2的实验室内进行验证机械能守恒定律的实验中，所用电源的频率为50Hz.一同学选择了一条理
7、想纸带，用刻度尺测量时各计时点位置对应刻度尺上的读数如图所示图中O是自由落体的初始第一点，A、B、C、D是纸带上连续的几个点，图中数值的单位为厘米根据实验并结合纸带回答下列问题：实验时要从几条纸带中挑选第一、二两点间的距离接近_并且点迹清晰的纸带进行测量；若重锤质量为mkg，则重锤从开始下落到B点时，减少的重力势能为_J；(数字部分保留三位有效数字)若重锤质量为mkg，则重锤到B点时，重锤的动能为_J(数字部分保留三位有效数字)5(辽宁实验中学0809学年高一下学期期中)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，用刻度尺测得各计数点到O的距离(单位
8、：mm)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出的计数点(1)从下列器材中选出实验所必须的，其编号为_A打点计时器(包括纸带)B重锤C天平D毫米刻度尺E秒表(或停表)F运动小车(2)若重锤的质量为mkg，则重锤从开始下落到打B点时，减少的重力势能是_J，从重锤下落到打B点时增加的动能是_J，得到的结论是_(取g9.8m/s2，结果保留三位有效数字)【参考答案】1答案：CD解析：通过实验原理可知，重锤下落高度要用毫米刻度尺直接量出，下落这一高度时对应的速度用平均速度求出，故需用工具测量的是C，通过计算得到的是D.2答案：(1)带纸带夹的重锤(2)A(3)C3答案：(1)甲(2)T2解析：(1)由于甲图中1、2两点间的距离(1.9mm)接近于2mm，故选甲图4答案：2mm6.88m6.82m5答案：(1)ABD(2)1.91m1.88m在实验误差允许的范围内，重锤的机械能守恒【学习反思】验证机械能守恒定律的思想方法是怎样的？
