高中物理人教版必修2实验：验证机械能守恒定律

实验:验证机械能守恒定律★新课标要求（一）知识与技能1、会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度。2、掌握验证机械能守恒定律的实验原理。（二）过程与方法通过用纸带与打点计时器来验证机械能守恒定律，体验验证过程和物理学的研究方法。（三）情感、态度与价值观通过实验验证，体会学习的快乐，激发学习的兴趣；通过亲身实践，树立“实践是检验真理的唯一标准”的科学观。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。★教学重点掌握验证机械能守恒定律的实验原理。★教学难点验证机械能守恒定律的误差分析及如何减小实验误差的方法。★教学方法教师启发、引导，学生自主设计实验方案，亲自动手实验，并讨论、交流学习成果。★教学工具重物、电磁打点计时器以及纸带，复写纸片，低压电源及两根导线，铁架台和铁夹，刻度尺，小夹子。★教学过程（一）课前准备教师活动：课前布置学生预习本节实验。下发预习提纲，重点复习下面的三个问题： 1、推导出机械能守恒定律在本实验中的具体表达式。在图 1 中，质量为 m 的物体从 O 点自由下落，以地作零重力势能面，下落过程中任意两点 A 和 B 的机械能分别为：EA=AAmghmv 221， EB=BBmghmv 221如果忽略空气阻力，物体下落过程中的机械能守恒，于是有EA=EB，即AAmghmv 221=BBmghmv 221上式亦可写成BAABmghmghmvmv222121该式左边表示物体由 A 到 B 过程中动能的增加，右边表示物体由 A 到 B 过程中重力势能的减少。等式说明，物体重力势能的减少等于动能的增加。为了方便，可以直接从开始下落的 O 点至任意一点（如图 1 中 A 点）来进行研究，这时应有：mghmvA 221----本实验要验证的表达式，式中 h 是物体从 O 点下落至 A 点的高度 ，vA 是物体在 A 点的瞬时速度。2、如何求出 A 点的瞬时速度 vA？根据做匀加速运动的物体在某一段时间 t 内的平均速度等于该时间中间时刻的瞬时速度可求出 A 点的瞬时速度 vA。图 2 是竖直纸带由下而上实际打点后的情况。从 O 点开始依次取点 1，2，3，……图中s1，s2，s3，……分别为 0～2 点，1～3 点，2～4点…… 各段间的距离。根据公式tsv ，t=2×0.02 s（纸带上任意两个相邻的点间所表示的时间都是 0.02s），可求出各段的平均速度。这些平均速度就等于是1 ， 2 ， 3 ， … … 各 点 相 对 应 的 瞬 时 速 度v1，v2 ，v3 ，…….例如：量出 0～...