高一物理必修二优质课公开课学案4.6.pdf

6.实验：验证机械能守恒定律

课标要求

1.理解实验设计思路，明确实验直接测量的物理量．

2．掌握利用自由落体运动验证机械能守恒定律的原理和方法．

3．能理解利用数字计时器等方法验证机械能守恒定律的原理．

思维导图

必备知识·自主学习——突出基础性素养夯基

一、实验目的

验证只有重力做功时，系统的机械能守恒．

二、实验原理

实验装置如图所示．

通过实验，求出做自由落体运动物体的重力势能的减少量和对应过程动能的增加量，在

实验误差允许范围内，若二者相等，说明机械能守恒，从而验证机械能守恒定律．

三、实验器材

打点计时器、交流电源、纸带、重物、刻度尺、铁架台(带铁夹)、导线．

[误差分析]

(1)测量误差：减小测量误差的方法，一是测量下落距离时都从第1点量起，一次将各

点对应下落高度测量完，二是多测几次取平均值．

12

(2)系统误差：由于重物和纸带下落过程中要克服阻力做功，故动能的增加量ΔE＝mv.

kn

2

必定稍小于重力势能的减少量ΔE＝mgh，改进办法是调整安装的器材，尽可能地减小阻力．

pn

四、实验步骤

(1)安装器材：将打点计时器固定在铁架台上，用导线将打点计时器与电源相连．

(2)打纸带：用手竖直提起纸带，使重物停靠在打点计时器下方附近，先接通电源，再

松开纸带，让重物自由下落，打点计时器就在纸带上打出一系列的点，取下纸带，换上新的

纸带重打几条(3～5条)纸带．

(3)选纸带：分两种情况说明

1

①若选第1点到下落到某一点的过程，即用mgh＝mv2来验证，应选点迹清晰，且第1、

2

2两点间距离接近2mm的纸带(电源频率为50Hz)．

1212

②用−＝mgΔh验证时，由于重力势能的相对性，处理纸带时选择适当的点

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为基准点即可．

五、实验结论

在实验误差允许的范围内，自由落体运动过程机械能守恒．

[注意事项]

(1)打点计时器要竖直：安装打点计时器时要竖直架稳，使其两限位孔在同一竖直线上，

以减少摩擦阻力．

(2)重物应选用质量大、体积小、密度大的材料．

(3)应先接通电源，让打点计时器正常工作，后松开纸带让重物下落．

hn+1−hn−1

(4)测长度，算速度：某时刻的瞬时速度的计算应用v＝，不能用v＝2gh

nnn

2T

或v＝gt来计算．

n

关键能力·合作探究——突出综合性素养形成

探究点一实验原理和操作

典例示范

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

低压交流电和直流电两种，重物从高处由静止开始落下，重物拖着的纸带通过打点计时器打

出一系列的点，对纸带上的点的痕迹进行测量，即可验证机械