8.5 实验：验证机械能守恒定律（教师版）2024-2025学年高一物理同步培优讲义（人教版2019必修第二册）.pdf

第8.5节实验：验证机械能守恒定律

学习目标

1.理解验证机械能守恒定律的原理。会设计实验方案，确定需要测量的物理量，

采用正确的方法测量相关的物理量。

2.能够控制实验条件，正确进行实验操作，获取物体下落的高度和速度的大小等

数据，会分析动能增加量小于重力势能减少量的原因，并采取相应措施，以减小

实验误差。

一、实验思路

机械能守恒的前提是“只有重力或弹力做功”，因此研究过程一定要满足这一条

件。本节实验我们以只有重力做功的过程进行研究。

二、物理量的测量及数据分析

只有重力做功时，只发生重力势能和动能的转化。

1111

2222

(1)要验证的表达式：mv＋mgh＝mv＋mgh或mv－mv＝mgh－mgh。

22112112

2222

(2)所需测量的物理量：物体所处两位置之间的高度差、物体的运动速度。

三、参考案例

案例1：研究自由下落物体的机械能

1.实验器材

铁架台(带铁夹)、打点计时器、重物(带夹子)、纸带(数条)、复写纸、导线、毫米

刻度尺、低压交流电源。

2.实验步骤

(1)安装置：按图甲所示将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上，接

好电路。

(2)打纸带：①将纸带的一端用夹子固定在重物上，另一端穿过打点计时器的限

位孔，用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方；

②先接通电源，后松开纸带，让重物带着纸带自由下落；

③关闭电源，取下纸带。更换纸带重复做3～5次实验。

(3)选纸带：选取点迹清晰且第1、2两点间距接近2mm的纸带。

(4)测长度：用毫米刻度尺测出所选定的各计时点到基准点的距离。

3.注意事项

(1)减小各种阻力的措施

安装时使打点计时器的限位孔与纸带处于同一竖直平面内；选用质量和密度较大

的重物。

(2)因重物下落过程中要克服阻力做功，实验中动能增加量必定稍小于重力势能

减少量，否则实验数据不准确。

4.数据分析

hn1－hn1

(1)计算速度：如图乙所示，利用公式v＝＋－计算出点1、点2、点3、…

n

2T

的瞬时速度v、v、v、…。

123

(2)计算动能和势能的变化：计算各点对应的势能减少量mgh和动能增加量

n

1

2

mv，填入表格中。

n

2

(3)验证方案

1

2

方案一：利用起始点和第n点计算，代入gh和v，如果在实验误差允许的范

nn

2

1

2

围内，gh＝v，则验证了机械能守恒定律。

nn

2

方案二：任取两点计算。

11

22

先任取两点A、B测出h，算出gh，再算出v－v的值。