高中物理 第七章 机械能守恒定律 第10节 实验：验证机械能守恒定律学案 新人教版必修2-新人教版高一必修2物理学案

第 10 节 实验：验证机械能守恒定律[学考报告]知识内容验证机械能守恒定律考试要求学考选考√√基本要求1.理解验证机械能守恒定律的思路，明确需要的器材及测量的物理量2.能控制实验条件，正确地进行实验操作3.会根据纸带测定下落的距离，掌握测量瞬时速度的方法4.能根据实验数据得出实验结论发展要求1.会推导匀变速直线运动中“中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度”2.能对实验误差的产生原因作定性分析，并采取措施减小误差说明不要求定量分析实验误差一、实验原理1.在只有重力做功的自由落体运动中，物体的重力势能减小，动能增加，如果重力势能的减小量等于动能的增加量，就验证了机械能守恒定律。2.两种验证方案(1)若以重物下落的起始点 O 为基准，设重物的质量为 m，测出重物自起始点 O 下落距离 h时的速度 v，则在误差允许范围内，由计算得出 mv 2 ＝mgh，机械能守恒定律即被验证。(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，测出重物对应于 A 点的速度 vA，再测出重物由 A 点下落 Δh 后经过 B 点的速度 vB，则在误差允许范围内，由计算得出 mv － mv ＝mgΔh，机械能守恒定律即被验证。(3)确定某点瞬时速度的方法：如图 1 甲所示，测出第 n 个点相邻前、后两段相等时间 T 内下落的距离 xn和 xn＋1，由公式 vn＝算出，或如图乙所示，由 vn＝算出。图 1二、实验器材铁架台(带纸夹)、电磁打点计时器、重物(带夹子)、纸带、复写纸、导线、毫米刻度尺、低压交流电源(4～6 V)。三、实验步骤1.安装置：按图 2 甲所示把打点计时器安装在铁架台上，用导线把打点计时器与电源连接好。图 22.打纸带：在纸带的一端把重物用夹子固定好，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。先接通电源后放手，让重物拉着纸带自由下落重复几次，得到 3～5 条打好点的纸带。3.选纸带：从打好点的纸带中挑选点迹清晰且开始的两点间距接近 2 mm 的一条纸带，在起始点标上 0，以后任取间隔相同时间的点依次标上 1、2、3……。4.测距离：用刻度尺测出 0 到 1、2、3……的距离，即为对应下落的高度 h1、h2、h3……。四、数据处理1.计算各点对应的瞬时速度：根据公式 vn＝，计算出 1、2、3、…、n 点的瞬时速度v1、v2、v3、…、vn。2.机械能守恒定律的验证：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 mghn...