人教版（2019） 必修 第二册 第八章 5 实验：验证机械能守恒定律（课件 学案 练习，共3份）

第5节　实验：验证机械能守恒定律 学习目标　1.理解验证机械能守恒定律的原理。会设计实验方案，确定需要测量的物理量，采用正确的方法测量相关的物理量。2.能够控制实验条件，正确进行实验操作，获取物体下落的高度和速度的大小等数据，会分析动能增加量小于重力势能减少量的原因，并采取相应措施，以减小实验误差。 一、实验思路 机械能守恒的前提是“只有_____做功”，因此研究过程一定要满足这一条件。本节实验我们以只有重力做功的过程进行研究。 二、物理量的测量及数据分析 只有重力做功时，只发生重力势能和动能的转化。 (1)要验证的表达式：mv＋mgh2＝_____或 mv－mv＝_____。 (2)所需测量的物理量：物体所处两位置之间的_____、物体的_____。 三、参考案例 案例1：研究自由下落物体的机械能 1.实验器材 铁架台(带铁夹)、_____、重物(带夹子)、纸带(数条)、复写纸、导线、毫米刻度尺、_____。 2.实验步骤 (1)安装置：按图甲所示将检查、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：①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； ②先接通电源，后松开纸带，让重物带着纸带自由下落； ③关闭电源，取下纸带。更换纸带重复做3～5次实验。 (3)选纸带：选取_____且第1、2两点间距接近2 mm的纸带。 (4)测长度：用毫米刻度尺测出所选定的各计时点到基准点的距离。 3.注意事项 (1)减小各种阻力的措施 安装时使打点计时器的限位孔与纸带处于同一竖直平面内；选用质量和密度较大的重物。 (2)因重物下落过程中要克服阻力做功，实验中动能增加量必定稍小于重力势能减少量，否则实验数据不准确。 4.数据分析 (1)计算速度：如图乙所示，利用公式vn＝_____计算出点1、点2、点3、…的瞬时速度v1、v2、v3、…。 (2)计算动能和势能的变化：计算各点对应的势能减少量_____和动能增加量_____，填入表格中。 (3)验证方案 方案一：利用起始点和第n点计算，代入ghn和v，如果在实验误差允许的范围内，ghn＝v，则验证了机械能守恒定律。 方案二：任取两点计算。 先任取两点A、B测出hAB，算出ghAB，再算出v－v的值。 如果在实验误差允许的范围内，ghAB＝v－v，则验证了机械能守恒定律。 方案三：图像法。从纸带上选取多个点，测量从第一个点到其余各点的下落高度h，并计算各点速度的平方v2，然后以v2为纵轴，以h为横轴，绘出v2－h图线，若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。 【思考】 1.选择重物时，选轻一点的好还是重一点的好？为什么？ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 2.安装打点计时器时，应注意什么问题？这样做的目的是什么？ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 3.实验时，接通电源和释放纸带的顺序怎样？ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 4.释放纸带时应注意什么问题？ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ... ...