高中物理 第2章 能的转化与守恒 第3节 第1课时 实验：机械能的转化和守恒的实验探究学案 鲁科版必修2-鲁科版高一必修2物理学案

第 1 课时 实验：机械能的转化和守恒的实验探究阅读教材第 33 页，知道实验原理、实验器材、实验步骤及数据处理。实验目的1.会用打点计时器打下的纸带计算物体的运动速度和位移。2.探究自由落体运动物体的机械能守恒。实验原理让物体自由下落，在忽略阻力情况下，探究物体的机械能守恒，有两种方案探究物体的机械能守恒：(1)以物体下落的起始点 O 为基准，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。(2)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 mgh＝mv－mv 成立，则物体的机械能守恒。实验器材 铁架台(带铁夹)、电磁打点计时器、低压交流电源(4～6 V)、重物、毫米刻度尺、纸带(带夹子)、复写纸片、导线。实验过程一、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。图 12.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.选纸带分两种情况：(1)应选点迹清晰且 1、2 两点间距离小于或接近 2 mm 的纸带。若 1、2 两点间的距离大于 2 mm，这是由先释放纸带，后接通电源造成的。这样，第 1 个点就不是运动的起始点了，纸带上第 1 个点对应的动能就不等于零。原理式 mgh＝mv2就不成立了。(2)用 mgΔh＝mv－mv 验证时，由于重力势能的相对性，处理纸带时，选择适当的点为基准点，这样纸带上打出的第 1、2 两点间的距离是否为 2 mm 就无关紧要了，所以只要后面的点迹清晰就可选用。4.测距离：用毫米刻度尺测出 O 点到 1、2、3…各计数点的距离，求出重物对应于各点下落的高度 h1、h2、h3…并将各点对应的高度填入设计的表格中。二、数据处理1.计算各点对应的瞬时速度：记下第 1 个点的位置 O，在纸带上从离 O 点适当距离开始选取几个计数点 1、2、3…并测量出各计数点到 O 点的距离 h1、h2、h3…再利用匀变速直线运动公式 vn＝，计算出 1、2、3、4…n 点的瞬时速度 v1、v2、v3、v4、…vn。2.实验验证方法一：利用起始点 O 和 n 个计数点，分别计算出各点对应的重力势能和动能。设起始点 O处的重力势能为零，则各计数点处的重力势能为－mghn，对应的动能为 mv，如果在实验误差允许的范围内 ghn＝v，则机械能守恒。方法二：任意...