8.5 实验：验证机械能守恒定律.pptxVIP

第八章第5节验证机械能守恒定律人教版高中物理必修二案二：光滑斜面方案一：自由落体方案三：系统守恒方案四：创新设计

机械能守恒定律告诉我们，在只有重力或弹力做功的系统内，动能与势能相互转化时总的机械能保持不变。那么，我们可以通过什么样的实验来验证这一定律呢？课堂引入

第一部分：自由落体法

一、实验原理及思路【原理】物体自由下落时，如果不计空气阻力，物体的机械能守恒，即重力势能的减少等于动能的增加。【思路】若以重物下落的起始点O为基准，设重物的质量为m，测出物体自起始点O下落距离h时的速度v，则在误差允许范围内，若有即验证了机械能守恒定律。hvO还有没有其他思路呢？

二、思路拓展若以重物下落过程中的某一点A为基准，设重物的质量为m，测出物体对应于A点的速度vA?再测出物体由A点下落△h后经过B点的速度vB,则在误差允许范围内，若有即验证了机械能守恒定律。?hvBOBAvA要完成上述验证需要准备哪些实验器材呢？

三、实验器材打点计时器、纸带、复写纸、重物、刻度尺、铁架台（带铁夹）、学生电源等。夹子打点计时器纸带重物？铁架台具体该如何操作呢？

四、实验步骤把打点计时器安装在铁架台上，并接好学生电源。把纸带的一端用夹子固定在重锤上，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手竖直提起纸带，使重锤停靠在打点计时器附近。接通电源，待计时器打点稳定后再松开纸带，让重锤自由下落，打点计时器应该在纸带上打出一系列的点。重复上一步的过程，打三到五条纸带。

选择一条点迹清晰且第l、2点间距离接近2mm的纸带，在起始点标上0，以后各点依次为1、2、3……用刻度尺测量对应下落的高h1、h2、h3、……记入表格中。各计数点l23456下落高度速度势能动能结论四、实验步骤

用公式vn=（hn+1+hn-1）/2t，计算出各点的瞬时速度v1、v2、v3……并记录在表中。计算各点的重力势能的减少量mgh和动能的增加量1/2mvn2，并进行比较．看是否相等，将数值填入表格内。各计数点l23456下落高度速度势能动能结论四、实验步骤

五、问题与探究问题1：本实验要不要测量物体的质量？mgh=mv212gh=v212方程两边都有质量m，可约去，可不测量物体的质量。如果实验要求计算势能和动能的具体数据，那就必须要知道物体的质量。

五、问题与探究h=gt2=×9.8×0.022m2mm1212h问题2：如何判定纸带上的第一个点就是纸带刚开始下落时打下的呢？用验证，这是以纸带上第一点（起始点）为基准验证机械能守恒定律的方法。纸带上的第一个点为计时起点0，该点的速度应该为零。

问题3：可以回避起始点吗（即处理纸带时可以不用起始点吗）?ΔhAB用验证，我们可以选取A、B两点，比较它们的机械能EA和EB。若以点B为0势能点，则有：EKA＋mgΔh＝EKB五、问题与探究

五、问题与探究做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度，等于相邻两点间的平均速度。问题4：如何测物体的瞬时速度?v0tvAt2tvBvC

五、问题与探究问题5：能否用v=gt或求瞬时速度？1.利用v=gt求瞬时速度，因重物下落过程中受阻力影响，重物实际加速度比g小，如果用v=gt来求瞬时速度，会导致计算出的速度比实际值大，从而导致△Ek大于△EP，与事实不符；2.利用求瞬时速度，相当于默认机械能守恒来验证机械能守恒；

六、实验数据处理0hv212gh=v212该图象的斜率表示什么？为什么图象过原点？结论：若在误差允许的范围内，图象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。图像法

七、误差分析思考：为什么重物的重力势能减少量略大于动能的增加量？如何减小它们之间的误差？1.重物下落过程中克服阻力做功。系统误差阻力来源：（1）重物下落过程中受空气阻力；（2）纸带与打点计时器之间存在摩擦阻力。

2.减小误差的措施：（1）减小重物下落时受到的空气阻力（选择体积小、密度大的重物）；（2）用电火花计时器代替电磁打点计时器；（3）安装打点计时器时保证两个限位孔竖直；（4）释放纸带时，保证纸带竖直。七、误差分析

思考：实验中是否存在其他误差？若存在如何减小误差？测量纸带长度时存在误差减