第六节 验证机械能守恒定律 教学目标 理解验证机械能守恒定律实验的原理、过程、数据处理及误差分析 教学重点 验证机械能守恒定律实验的原理、过程、数据处理及误差分析 三．知识点精讲 实验原理 （1）理论分析，根据机械能守恒定律的条件，做自由落体运动的物体，只受重力作用，其机械能是守的。若以重物下落的起点O为基准，质量为m的物体自由下落h时的速度为v，则有。 （2）瞬时速度的求解：借助打点计时器打出的纸带，测出物体自由下落的距离h和该时刻的速度v。打第n个计数点时的瞬时速度等于以该时刻为中间时刻的某一段时间内的平均速度，即： 实验器材 铁架台（带铁夹）、电磁打点计时器、重物（带夹子）、纸带、复写纸片、毫米刻度尺、低压交流电源、导线。 实验过程 （1）实验步骤 ①安装：将打点计时器固定在铁架台上，用导线将打点计时器与低压交流电源相连接。 ②接电源，打纸带：把纸带的一端在重物上用夹子固定好，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手提着纸带使重物停靠在打点计时器附近，接通电源，待打点稳定后松开纸带，让重物自由下落。重复几次，打下3~5条纸带。 ③选纸带：选取点迹较为清晰的。挑选纸带上第一个点及距离第一个点较远的点，并依次标上0、1、2、3…… ④数据测量：测出0点到点1、点2、点3……的距离为、、…… （2）数据处理 ①利用公式，计算出点1、点2、点3……的瞬时速度、、…… ②要验证的是，只需验证，因此不需要测量重物的质量m。 ③验证：通过计算，看在误差允许的范围之内是否成立。 注意事项 （1）安装打点计时器时，必须使两纸带限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力。 （2）重物应选用质量和密度较大的重锤（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，使空气阻力减小）。 （3）实验时必须保持提起的纸带竖直，手不动。待接通电源，打点计时器工作稳定后再松开纸带，以保证第一个点是一个清晰的点。 （4）电磁打点计时器必须接50Hz的4-6V的交流电。 （5）选取纸带的注意点：选择开始的一段时，因为要验证的是。必须保证纸带上的第一个点为重物静止释放时打的点，所以前两个点的间距为 。 （6）测量距离h时，应从起始点算起，为减小h的相对误差，选取的计数点要离起始点远些，纸带也不宜过长，有效长度可以在60~80 cm。 （7）计算速度时，不能用或，否则就犯了用机械能守恒定律去验证机械能守恒的错误。 （8）因为是通过验证来验证机械能是否守恒，故不需要测量重物质量m。 5. 误差分析 （1）本实验的误差主要是由于纸带测量产生的偶然误差和重物、纸带运动中空气阻力及纸带与打点计时器间的摩擦阻力引起的系统误差，使动能的增加量稍小与势能的减少量。 （2）测量时采取多次测量求平均值来减小偶然误差；安装打点计时器时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。 （3）打点计时器周期变化带来误差 四．典型例题练习 典型例题一：实验器材及实验步骤 （多选）1．在利用自由落体“验证机械能守恒定律”的实验中，下列器材中必要的是（ ） A．重物 B．纸带 C．天平 D．电源 （多选）2．某同学用如图所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验。下列说法正确的是（ ） A．打点计时器应接直流电源 B．重物应选用密度较大的物体 C．实验时，应先接通电源，后释放纸带 D．实验时，应先释放纸带，后接通电源 典型例题二：实验数据的处理 1．在“验证机械能守恒定律”的实验中，下列说法正确的是（ ） A．必须用秒表测重物下落的时间 B．选用质量小的重物可减小实验误差 C．实验时必须先用天平测出重物的质量 D．实验中不得用公式v＝ 求下落高度h时的速度 2．如图所示，为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意 ... ...
