高考物理 主题二 机械能及其守恒定律 2.5 验证机械能守恒定律学案 粤教版-粤教版高三全册物理学案

2.5 验证机械能守恒定律学习目标核心提炼1.能够通过研究物体运动过程中动能和势能的变化，验证机械能守恒定律，并能设计出不同的实验方案。1 个实验目的——验证机械能守恒定律3 个实验能力——实验操作、实验数据分析、实验误差分析2.能正确进行实验操作，分析实验数据得出结论。3.能定性地分析误差产生的原因。一、实验原理在只有重力对物体做功的过程，比较物体重力势能的变化量与动能变化量，若满足 ΔEp 减＝ΔEk 增，则说明机械能守恒。二、在自由落体运动中验证机械能守恒定律1.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，若关系式 mv － mv ＝mgh 成立，则物体的机械能守恒。2.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)。3.实验步骤(1)安装置：按图将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上，接好电路。(2)打纸带：将纸带的一端用夹子固定在重物上，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方。先接通电源，后松开纸带，让重物带着纸带自由下落。更换纸带重复做 3～5 次实验。(3)选纸带：选取点迹较为清晰且有两点间的距离约为 2 mm 的纸带，把纸带上打出的两点间的距离为 2 mm 的第一个点作为起始点，记作 0，在距离 0 点较远处再依次选出计数点1、2、3…(4)测距离：用刻度尺测出 0 点到 1、2、3…的距离，即为对应下落的高度 h1、h2、h3…4.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、4、…n 点的瞬时速度v1、v2、v3、v4、…vn。(2)机械能守恒验证方法一：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，动能增加量为 mv，计算 ghn和 v，如果在实验误差允许的范围内 ghn＝v，则机械能守恒定律得到验证。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 mv－mv，计算 ghAB和 v－v，如果在实验误差允许的范围内 ghAB＝v－v，则机械能守恒定律得到验证。方法三：图象法计算各计数点 v2，以 v2为纵轴，以各计数点到第一个点的距离 h 为...