第四章　6　实验：验证机械能守恒定律（课件 学案 练习，3份打包） 教科版（2019）必修 第二册

6　实验：验证机械能守恒定律 ［学习目标］　1.明确验证机械能守恒定律的基本思路并能进行相关量的测量(重点)。2.能正确进行实验操作，分析实验数据得出结论，能定性分析产生误差的原因(重难点)。 一、实验目的 验证只有　　　　　做功时，系统的机械能守恒。 二、实验器材 铁架台(带铁夹)、　　　　　　　、重物(带夹子)、纸带、墨粉纸盘、　　　　　、　　　　　。 三、实验原理 在重物自由下落的过程中，忽略重物受到的　　　　　和纸带受到的摩擦力，则机械能守恒。 设重物的质量为m，利用纸带可以测出重物对应于A点的速度vA，再测出重物由A点下落Δh后经过B点的速度vB。在误差允许范围内，若等式　　　　　　　　　　　　　成立，则机械能守恒定律得到验证。 四、实验操作 1.安装装置：按图甲所示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。 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。先接通电源后释放纸带，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.选纸带并测量：选择一条点迹清晰的纸带，选定两个计数点，测量并计算出它们之间的距离Δh及重物在各点的速度，记录在表格中。 五、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.机械能守恒定律的验证 (1)任取两点A、B。 如果在实验误差允许范围内　　　　　　，则机械能守恒定律得到验证。 (2)图像法(如图所示)。 若在实验误差允许范围内图线是一条过原点且斜率为　　　的直线，则机械能守恒定律得到验证。 六、误差分析 本实验的误差主要是由纸带测量产生的偶然误差以及重物和纸带运动中的空气阻力及打点计时器的摩擦阻力引起的系统误差。 七、实验注意事项 1.打点计时器安装要稳固，并使两限位孔的中线在同一　　　　　线上，以减小摩擦阻力。 2.应选用质量和密度较　　　的重物。 3.实验时，应先　　　　　，让打点计时器正常工作后再松开纸带让重物下落。 4.本实验中的几种验证方法均　　　　　(填“需要”或“不需要”)测重物的质量m。 5.速度不能用v=gt或v=计算，应根据纸带上测得的数据，利用vn=计算瞬时速度。 例1　(2023·开封市高一期末)如图甲所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始下落，利用此装置验证机械能守恒定律。 (1)关于该实验﹐下列操作必要且又正确的有　　　　　。 A.重物应选择质量大和体积小的金属锤 B.两限位孔在同一竖直面内上下对正 C.用夹子夹好纸带稳定后，接通直流电源，然后松开夹子释放重物 D.除如图所示器材外，为了完成实验，还必须增加刻度尺 (2)实验中，先接通电源，再释放重物，得到如图乙所示的一条纸带，在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC。已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T，设重物的质量为m。从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能减少量ΔEp=　　　　　　，动能增加量ΔEk=　　　　　　。 (3)大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量略大于动能的增加量，其原因是　　　　。 (4)某同学想用下述方法研究重物下落过程机械能是否守恒：在纸带上选取多个计数点，测量它们到起始点O的距离h，计算对应计数点的重物速度v，描绘v2-h图像如图丙所示，并做如下判断：若图像是一条过原点的直线，斜率为k，则当满足　　　　　　时，重物下落过程中机械能守恒。 例2　现利用如图所示装置“验证机械能守恒定律”。图中AB是固定的光滑斜面，斜面的倾角为30°，1和2是固定在斜面上适当位置的两个光电门，与它们连接的数字计时器都没有画出。让滑块从斜 ... ...