1、物理 必修必修人教版人教版 第七章 機械能守恒定律機械能守恒定律 第九節實驗：驗證機械能守恒定律第九節實驗：驗證機械能守恒定律 素養目標定位 會用打點計時器打下的紙帶計算物體運動的速度會用打點計時器打下的紙帶計算物體運動的速度 掌握利用自由落體運動驗證機械能守恒定律的原理和方法掌握利用自由落體運動驗證機械能守恒定律的原理和方法 素養思維脈絡 1 1課前預習反饋課前預習反饋 2 2課內互動探究課內互動探究 3 3核心素養提升核心素養提升 4 4課內課堂達標課內課堂達標 5 5課后課時作業課后課時作業 課前預習反饋課前預習反饋 驗證機械能守恒定律。 知識點知識點 1實驗目的實驗目的 在只有_作用的

2、自由落體運動中，物體的重力勢 能和動能可以互相轉化，但總機械能_。 若物體由靜止下落高度h時，其瞬時速度為v，則重力勢能 的減小量為_，動能的增加量為_，看它 們在實驗誤差允許的范圍內是否相等，若相等則驗證了機 械能守恒定律。 知識點知識點 2實驗原理實驗原理 重力重力 守恒守恒 mgh 鐵架臺(帶鐵夾)，打點計時器，重錘(帶紙帶夾子)，紙帶 數條，復寫紙片，導線，毫米刻度尺。除了上述器材外， 還必須有_(交流46 V)。 注意：重錘應選體積_、質量_者，以減 少空氣阻力的影響。又因無需測其質量，所以本實驗不用 _。 知識點知識點 3實驗器材實驗器材 學生電源學生電源 較小較小較大較大 天平天

3、平 課內互動探究課內互動探究 一、實驗步驟 1按圖(甲)裝置豎直架穩打點計時器， 并用導線將打點計時器接在46 V交流 電源上。 2將長約1 m的紙帶用小夾子固定在重 物上后穿過打點計時器，用手提著紙帶 ，使重物靜止在靠近打點計時器的地方 。 3接通電源，松開紙帶，讓重物自由 下落，計時器就在紙帶上打下一系列的 點。 4換幾條紙帶，重復上面的實驗。 5在取下的紙帶中挑選第一、二兩點間距離 接近2 mm且點跡清晰的紙帶進行測量。先記 下第一點0的位置，再任意取五個點1,2,3,4,5 ，用刻度尺測出距0點的相應距離，如圖(乙) 所示。 6計算出各點對應的瞬時速度v1，v2， v3。 7計算各點對

4、應的勢能減少量mghn并和動能 增加量mv/2進行比較。 三、注意事項 1應盡可能控制實驗條件，即應滿足機械能守恒的條件 ，這就要盡量減少各種阻力，采取的措施有： (1)鐵架臺應豎直安裝，可使紙帶所受阻力減小。 (2)應選用質量和密度較大的重物，增大重力可使阻力的影 響相對減小，增大密度可以減小體積，可使空氣阻力減小 。 2應先接通電源讓打點計時器開始打點，再放開紙帶讓 重錘下落。 四、誤差分析 1測量長度時會存在偶然誤差，所以測長度時要多測幾 次，取平均值即可減小此誤差。 2由于本實驗中有紙帶與限位孔間的摩擦力(主要因素)和 空氣阻力(次要因素)的影響，這是系統誤差，它使增加的 動能小于減小

5、的重力勢能，要減小影響，采用增加重錘質 量的辦法，因為當重錘的重力遠大于阻力時，可忽略阻力 的影響。 3為了減小相對誤差，選取的計數點最好離第一個點遠 一些。 4若第一、第二兩點間的距離小于2 mm，則這兩點間的 時間間隔不到0.02 s或阻力過大。 “驗證機械能守恒定律”的實驗 裝置如圖所示采用重物自由下落的方法： (1)實驗中，下面哪種測量工具是必需的 _。 A天平 B直流電源 C刻度尺D秒表 典例典例 1 考點一實驗原理及操作步驟考點一實驗原理及操作步驟 C 乙乙 1.92 (3)實驗中，發現重物減少的勢能總是大于重物增加的動能 ，造成這種現象的主要原因是 _ _。 解題指導：做實驗，要

6、理解其目的、原理、器材及其思路 ，才能很好地分析處理實驗的有關問題。 克服空氣對重物和打點計時器對紙帶的阻力做功克服空氣對重物和打點計時器對紙帶的阻力做功 對點訓練1在驗證機械能守恒定律的實驗中，有同 學按以下步驟進行實驗操作： A用天平稱出重物和夾子的質量。 B固定好打點計時器，將連著重物的紙帶穿過限位孔， 用手提住，且讓手盡量靠近打點計時器。 C松開紙帶，接通電源，開始打點。并如此重復多次， 以得到幾條打點紙帶。 D取下紙帶，挑選點跡清晰的紙帶，記下起始點O，在 距離O點較近處選擇連續幾個計數點(或計時點)，并計算 出各點的速度值。 在以上步驟中，不必要的步驟是_；有錯誤或不妥的 步驟是_

7、 (填寫代表字母)；更正情況是 _， _ _， _ _， _。 ABCDF B中中“讓手盡量靠近讓手盡量靠近”改為改為“讓重物盡量靠近讓重物盡量靠近” C中中“松開紙帶，接通電源松開紙帶，接通電源”改為改為“接通電源，松開紙帶接通電源，松開紙帶” D中中“距離距離O點較近處點較近處”改為改為“距離距離O點較遠處點較遠處” 解析：因本實驗是通過比較重力勢能的減少量是否等于動 能的增加量來驗證機械能守恒的，不需要知道動能的具體 數值，因而不需要測出重物和夾子的質量，故步驟A是多 余的。 有錯誤或不妥的步驟是B、C、D、F。原因和更正辦法分 別是 B中“讓手盡量靠近”應改為“讓重物盡量靠近打點計時

8、器”，因打點計時器開始工作應從與重物靠近的紙帶開始 打點，不致留下過長的空白紙帶，紙帶也不宜過長，約40 cm即可。 C中應先接通電源，后松開紙帶。因為只有當打點計時器 工作正常后再讓重物下落，才可保證打第一個點時重物的 初速度為零或近似為零，并且使紙帶上的第一個點是清晰 的小點。 某同學做驗證機械能守恒定律實驗時，不慎將一 條挑選出的紙帶一部分損壞，損壞的是前端部分。剩下的 一段紙帶上各相鄰點間的距離已測出標在圖中，單位是 cm。打點計時器工作頻率為50 Hz，重力加速度g取9.8 m/s2。 典例典例 2 考點二實驗數據處理考點二實驗數據處理 (1)重物在2點的速度v2_，在5點的速度v5 _，此過程中動能增加量Ek _，重力勢能減少量Ep_。由 以上可得出實驗結論 _。 (2)根據實驗判斷下列圖中正確的圖像是(其中Ek表示物體 動能的變化量，h表示物體下落的高度)() 1.50 m/s2.075 m/s 1.03m