4.2.2 研究机械能守恒定律(二)——实验探究：验证机械能守恒定律[学习目标] 1.理解实验的设计思路，明确实验中需要直接测量的物理量.2.知道实验中选取测量点的有关要求，会根据纸带测定物体下落的高度，掌握测量瞬时速度的方法 .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 Δ E p＝－Δ E k，则说明机械能守恒.二、两种验证方案方案一 用单摆和 DIS 装置验证机械能守恒1.实验步骤(1)如图 1，在铁架台上端用铁架悬挂一个摆球.(2)在方格纸上确定 4 至 5 个点作为测量点.(3)安装光电传感器，并使之与数据采集器相连接.图 1(4)让摆球从某一高度向下摆动.分别测定摆球在摆动过程中任意时刻的动能和重力势能.(5)研究每一个测量点上机械能的总量有什么特点.2.注意事项(1)小球运动时，应使其轨迹在一竖直面内，避免做圆锥摆运动.(2)调整带方格纸的木板，应使其竖线在竖直方向上.(3)为准确测定小球在各位置的瞬时速度，可在小球下部安置一块挡光片，并确保挡光片在竖直面内.方案二 用自由落下的重物和打点计时器验证机械能守恒1.实验步骤(1)安装置：按图 2 甲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 2(2)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…….2.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＝v，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＝v－v，则机械能守恒定律得到验证.方法三：图像法(如图 3 所示).图 3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.3.误差分析本实验的误差...
