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

实验：验证机械能守恒定律一、实验目的1．会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度。2．掌握利用自由落体运动验证机械能守恒定律的原理和方法。二、实验原理做自由落体运动的物体，在下落过程中，重力势能减少，动能增加，如果重力势能的减少量等于动能的增加量，就验证了机械能守恒。三、实验器材铁架台(带铁夹)、电火花计时器、重物(带夹子)、纸带、复写纸、导线、毫米刻度尺220 V 交流电源。四、实验步骤1．安装置：按图 1 甲把电火花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：在纸带的一端用夹子把重物固定好，另一端穿过计时器的限位孔，用手竖直提起纸带使重物停靠在计时器附近。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……。五、数据处理1．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，动能增加量为 mvn2，计算 ghn 和vn2，如果在实验误差允许的范围内 ghn＝vn2，则机械能守恒定律得到验证。2．方法二：任取两点 A、B从 A 点到 B 点，重力势能减少量为 mghA－mghB，动能增加量为 mvB2－mvA2，计算 ghAB和vB2－vA2，如果在实验误差允许的范围内 ghAB＝vB2－vA2，则机械能守恒定律得到验证。3．方法三：图像法计算各计数点 v2，以 v2为纵轴，以各计数点到第一个点的距离 h 为横轴，根据实验数据绘出 v2h 图线。若在误差许可的范围内图像是一条过原点且斜率为 g 的直线，如图 2 所示，则验证了机械能守恒定律。图 2六、误差分析1．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计时器的摩擦阻力引起的系统误差。2．测量时采取多次测量求平均值的方法来减小偶然误差，安装打点计时器使两限位孔中线竖直，并且选择质量适当大些、体积尽量小些的重物来减小系统误差。七、注意事项1．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...