一 寸 光 阴 不 可 轻 20 -20 学年度第二学期高一物理学科导学案 NO 主备人： 审核： 拟用时间：第 周（ 月 日-月 日）课题：7.9 实验：验证机械能守恒定律班级_姓名_学号_学习目标定位1、会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度；2、掌握验证机械能守恒定律的实验原理。自主落实学案1.实验目的：验证机械能守恒定律2.实验原理：(1)只有重力做功的自由落体运动中，物体的重力势能和动能可以互相转化，但总的机械能守恒.利用打点计时器在纸带上记录下物体自由下落的高度h及计算出瞬时速度v，从而验证物体在自由下落过程中重力势能的减少量Ep=mgh与物体动能的增加量Ek=相等。(2)纸带上某两点的距离等于重物下落的高度，这样就能得到下落过程中势能的变化。再测出这两点的速度，从而得到它在各点的动能。比较这两点动能变化和势能变化，就能验证机械能是否守恒。3.实验器材：铁架台(带铁夹)；打点计时器；重锤(带纸带夹)；纸带；复写纸片；导线；毫米刻度尺；低压交流电源。4.实验步骤：（1）装置：竖直架稳打点计时器，使打点计时器限位孔与纸带在同一直线上，以减小纸带受到的阻力。（2）将长约1 m的纸带用小夹子固定在重物上后穿过打点计时器，用手提着纸带，使重物静止在靠近打点计时器的地方。（3）接通电源，松开纸带，让重物自由下落，计时器就在纸带上打下一系列的点。（4）换几条纸带，重做上面的实验。（5）在取下的纸带中挑选第一、二两点间距离接近2 mm且点迹清楚的纸带进行测量，先记下第一点O的位置，再任意取五个点1、2、3、4、5用刻度尺测量距O点的相应距离如图所示：为了减小测量h值的相对误差，选取的各个计数点要离起点远一些，纸带也不易过长，有效长度可在60 cm80 cm之内.（6）用公式计算出各点对应的瞬时速度v1、v2、v3（7）利用公式Ep=mgh计算出各计数点与第一个点的重力势能的减少量。（8）比较动能增加量及重力势能的减少量的大小，看一看在误差允许的范围内两者是否相等，从而验证机械能是否守恒。因不需要知道动能和势能的具体数值，所以不需要测量重物的质量。4.实验误差的来源与分析（1）实验中，重物和纸带下落过程中要克服阻力(主要是打点计时器的阻力)做功，使得动能的增量必定稍小于重力势能减少量，造成系统误差.（2）再者，实验中长度的测量也可造成偶然误差.（3）其次，实验操作过程中，能否保证纸带上第一、二两个实验点间距等于2 mm,以确保打第一点时重锤速度为零，也是误差形成因素之一.典型题例导析例1 做“验证机械能守恒定律”的实验步骤有：A.把打点计时器固定在铁架台上，并用导线将打点计时器接在低压交流电源上B.将连有重物的纸带穿过限位孔，用手提着纸带，让手尽量靠近打点计时器C.松开纸带、接通电源D.更换纸带，重复几次，选用点迹清晰且第1、2两点间距为2 mm的纸带E.用天平称出物体的质量，利用mgh=验证机械能守恒定律在上述实验步骤中错误的是_ _和 _。多余的是 _。例2 某同学做“验证机械能守恒定律”实验，不慎将一条选择好的纸带的前面一部分破坏了，剩下了一段纸带上的各个点间的距离，他测出的结果如图所示，已知打点计时器工作频率为50 Hz，重力加速度g=9.8 m/s2.利用这段纸带说明重锤通过2、5两点时机械能守恒.同步落实演练1在“验证机械能守恒定律”的实验中，需要直接测量的数据是( )A质量 B下落时间 C下落高度 D瞬时速度2在“验证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz，查得当地的重力加速度g=9.80 m/s2.某同学选择了一条理想的纸带，用刻度尺测量出各计数点对应刻度尺上的读数如图所示，图中O点是打点计时器打出的第一个点，A、B、C、D分别是每打两个点取出的计数点.根据以上数据，可知重物由O点运动到B 点时.（1）重力势能的减少量为多少？（2）动能的增加量是多少？（3）根据计算的数据可得出什么结论？产生误差的主要原因是什么？2