高中物理 第四章 机械能和能源 5 课时2 实验：验证机械能守恒定律学案 教科版必修2-教科版高一必修2物理学案VIP专享

课时 2 实验：验证机械能守恒定律[学习目标] 1.验证机械能守恒定律.2.熟悉瞬时速度的测量方法.3.能正确进行实验操作，分析实验数据得出结论，能定性地分析产生误差的原因．一、实验原理让物体自由下落，忽略阻力情况下物体的机械能守恒，有两种方案验证物体的机械能守恒：方案一：以物体自由下落的初始位置 O 为起始点，测出物体下落高度 h 时的速度大小 v，若mv2＝mgh 成立，则可验证物体的机械能守恒．方案二：测出物体下落高度 h 过程的初、末时刻的速度 v1、v2，v1、v2的计算方法与方案一的相同．若关系式 mv22－mv12＝mgh 成立，则物体的机械能守恒．二、实验器材铁架台(带铁夹)、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．安装装置：按图 1 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 12．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．先接通电源后释放纸带，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…，如图乙所示．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．如果在实验误差允许范围内 ghn＝vn2，则机械能守恒定律得到验证．方法二：任取两点 A、B.如果在实验误差允许范围内 ghAB＝vB2－vA2，则机械能守恒定律得到验证．方法三：图像法(如图 2 所示)．若在实验误差允许范围内图线是一条过原点且斜率为 g 的直线，则验证了机械能守恒定律．图 2五、误差分析本实验的误差主要是由纸带测量产生的偶然误差以及重物和纸带运动中的空气阻力及打点计时器的摩擦阻力引起的系统误差．六、实验注意事项1．打点计时器安装要稳固，并使两限位孔的中线在同一竖直线上，以减小摩擦阻力．2．应选用质量和密度较大的重物，增大重力可使阻力的影响相对减小，增大密度可以减小体积，可使空气阻力的影响相对减小．3．实验时，应先接通电源，让打点计时器正常工作后再松开纸带...