4.5.2 验证机械能守恒定律 教学目标：1．理解实验的设计思路，明确实验中需要测量的物理量。2．知道实验中选取测量点的有关要求，会根据实验中打出的纸带测定物体下落的距离，掌握测量物体运动的瞬时速度的方法。3．能正确进行实验操作，能够根据实验数据的分析中得出实验结论。4．能定性地分析产生实验误差的原因，并会采取相应的措施减小实验误差。 教学重点：验证机械能守恒定律的实验原理 教学难点：验证机械能守恒定律的误差分析及如何减小实验误差的方法 【自主学习】 1．实验目的 验证机械能守恒定律． 2．实验原理 做自由落体运动的物体下落的高度为h时速度为v，则物体的重力势能减少量为mgh，动能增加量为mv2，如果mgh＝mv2，即gh＝v2，就验证了机械能守恒定律． 3．实验器材 铁架台(带铁夹)、电磁打点计时器、重锤(带纸带夹子)、纸带、复写纸、导线、毫米刻度尺、低压交流电源(4～6 V)． 4．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到点1、点2、点3…的距离，即为对应的下落高度h1、h2、h3…. 【交流讨论】 【成果展示】展示学生交流讨论成果 【教师执导】教师引导、点拨、辨析、梳理，阐释内涵与外延等（略） 【学以致用】 考点 数据的处理 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…再根据公式vn＝_____，计算出1、2、3、4、…n点的瞬时速度v1、v2、v3、v4、…vn。 2．机械能守恒验证 方法一：利用起始点和第n点。 从起始点到第n个计数点，重力势能减少量为mghn，动能增加量为mvn2，计算ghn和vn2，如果在实验误差允许的范围内ghn＝_____，则机械能守恒定律得到验证。 方法二：任取两点A、B。 从A点到B点，重力势能减少量为mghA－mghB，动能增加量为mvB2－mvA2，计算ghAB和vB2－vA2，如果在实验误差允许的范围内ghAB＝_____，则机械能守恒定律得到验证。 方法三：图像法。 计算各计数点v2，以v2为纵轴，以各计数点到第一个点的距离h为横轴，根据实验数据绘出v2?h图线，如图所示。若在误差许可的范围内图像是一条过_____且斜率为_____的直线，则验证了机械能守恒定律。 【例1】 用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律．实验所用的电源为学生电源，输出电压为6V的交流电和直流电两种．重物从高处由静止开始下落，重物拖着的纸带上打出一系列的点，对纸带上的点痕进行测量及相关计算，即可验证机械能守恒定律． (1)下面列举了该实验的几个操作步骤： A．按照图示的装置安装器件； B．将打点计时器接到电源的“直流输出”上； C．用天平测出重物的质量； D．释放悬挂纸带的夹子，同时接通电源开关打出一条纸带； E．测量纸带上某些点间的距离； F．根据测量的结果计算重物下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能． 其中没有必要进行或者操作不当的步骤是 ． (2)在一次实验中，质量为m的重物自由下落，在纸带上打出一系列的点，如图所示(相邻计数点时间间隔为0.02 s)，长度单位cm，那么从起点O到打下计数点B的过程中重力势能的减少量ΔEp＝_____ J，此过程中重物动能的增加量ΔEk＝_____ J(g取9.8 m/s2，结果数据均保留至小数点后两位)；通过计算，数值上ΔEp_____ΔEk(填“＞”“＝”或“＜”)，这是因为_____． 【变式1 ... ...
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