江苏省2013—2020学年物理(新人教版)必修二同步导学案：7.9实验：验证机械能守恒定律.docx

课题：7.9试验：验证机械能守恒定律 班级 姓名：
一：学习目标
1．理解试验的设计思路，明确试验中需要直接测量的物理量。
2．知道试验中选取测量点的有关要求，会依据试验中打出的纸袋测定物体下落的距离，把握测量物体运动的瞬时速度的方法。
3．能正确进行试验操作，能够依据试验数据的分析得出试验结论。
4．能定性地分析产生试验误差的缘由，并会实行相应的措施减小试验误差。
二：课前预习
1．试验目的与试验器材
(1)试验的目的是：争辩物体自由下落过程中____________的变化，从而验证
________________定律．
(2)试验所需要的器材有：铁架台、铁夹、打点计时器、夹子、复写纸、刻度尺、__________、________、______、______等．
三：课堂研讨
2．试验原理
在只有________做功的自由落体运动中，物体的________和________相互转化，但总的机械能守恒．即动能的________等于重力势能的____________．
在图1中，质量为m的物体从O点自由下落，以地作零重力势能面，下落过程中任意两点A和B的机械能分别为：
EA=， EB=
假如忽视空气阻力，物体下落过程中的机械能守恒，于是有
EA=EB，即=
上式亦可写成
该式左边表示物体由A到B过程中动能的增加，右边表示物体由A到B过程中重力势能的削减。等式说明，物体重力势能的削减等于动能的增加。
(1)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Δh后经过B点的速度vB，则在误差允许范围内，由计算得出mv－mv＝mgΔh，机械能守恒定律即被验证．
(2)测定第n点的瞬时速度的方法是：测出第n点前后两段相邻相等时间间隔T内下落的
距离，由公式vn＝求出．

图2
0
1
2
3
4

h1
h2
h3
h4
3．数据处理
(1)利用公式vn＝，计算出点1、点2、点3、…的瞬时速度v1、v2、v3、….
(2)要验证的是mv－mv＝________，只需验证v－v＝gΔh，因此__________测量重物的质量m.
验证：通过计算，看在误差允许的范围之内v－v与ghmn是否相等。
4．在验证机械能守恒定律时，假如以v2／2为纵轴，以h为横轴，依据试验数据绘出的图线应是 ，才能验证机械能守恒定律，其斜率等于 的数值。

例题1．用自由落体法验证机械能守恒定律的试验中，下列物理量中需要测量的有(　　)
A．重物的质量 B．重力的加速度
C．重物下落的高度 D．与重物下落高度对应的重物的瞬时速度
例题2．要确定物体的动能，需测出物体下落肯定高度时的速度。依据已学过的学问，可有三种方法，哪种方法正确：（ ）
(1) ；(2) ；(3)
例题3．在某次验证机械能守恒定律的试验中，由于打点计时器两限位孔不在同一条竖直线上，使纸带通过时受到了较大的阻力，则结果(　　)
A．mgh>mv2 B．mgh<mv2
C．mgh＝mv2 D．以上都不行能

四：学后反思

备 注

课堂检测—7.9试验：验证机械能守恒定律 姓名：
1：在验证机械能守恒定律的试验中：
⑴从下列器材中选出试验所必需的，其编号为 。
A．打点计时器（包括纸带） B.重物 C．天平 D.毫米刻度尺
E.秒表 F.运动小车
⑵打点计时器的安装放置要求为 ；开打点计时的时候，应先 ，然后 。
⑶选择下列正确的试验步骤，并按次序排列为 。
A．用天平测出重锤的质量 B．打点计时器竖直地夹稳在铁架台上
C．接通电源，松开纸带 　　 D．放开纸带，接通电源
E．用停表登记重锤下落的时间 F．取下纸带，重复上述试验3次
G．将纸带固定在重锤上，让纸带穿过打点计时器并用手提住，使重锤靠近打点计时器
H．选取抱负纸带，对几个便利的点测量并计算，看是否相等
2：某同学在做“验证机械能守恒定律”的试验时，不慎将一条选择好的纸带的前面部分损坏了，剩下的一段纸带上各点间的距离，他测出并标在纸带上，如图所示。已知打点计时器打点的周期T=0.02s，重力加速度g取9.8m/s2。
（1）利用纸带说明重物通过第2、5两点时机械能守恒。
（2）分析说明为什么得到的结果是重力势能的削减量略大于动能的增加量？

课外作业--- 7.9试验：验证机械能守恒定律 姓名：
1、在“验证机械能守恒定律”的试验中，下列叙述正确的是 （ ）
A．安装打点计时器时，两纸带限位孔应在同一竖直线上
B．试验时，在松开纸带让重物下落的同时，应马上接通电源
C．若纸带上开头打出的几点模糊不清，也可设法用后面清楚的点进行验证
D．测量重物下落高度必需从起始点算起
2、用落体法验证机械能守恒定律时，某同学依据正确的操作选得纸带如图，其中O是起始点，A、B、C是打点计时器连续打下的3个点，该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C各点的距离，并记录在图中(单位cm)
(1)这三个数据中不符合有效数字读数要求的是 ，应记作 cm。
(2)该同学用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒,已知当地的重力加速度g=9.80m/s2，他用AC段的平均速度作为跟B点对应的物体的即时速度，则该段重锤重力势能的削减量为 ，而动能的增加量为_______ ，(均保留3位有效数字，重锤质量用m表示)。这样验证的系统误差总是使重力势能的削减量 动能的增加量，(填“>”、“=”、“<”)，缘由是
O
B
A
C
12.42
9.51
15.7

3．在用打点计时器验证机械能守恒定律的试验中，使质量为m＝1.00 kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合试验要求的纸带如图13所示．O为第一个点，A、B、C为从合适位置开头选取连续点中的三个点．已知打点计时器每隔0.02 s打一个点，当地的重力加速度为g＝9.80 m/s2，那么：

图13
(1)依据图上所得的数据，应取图中O点到______点来验证机械能守恒定律；
(2)从O点到(1)问中所取的点，重物重力势能的削减量ΔEp＝________ J，动能增加量ΔEk＝________ J(结果取三位有效数字)；