高中物理人教版第七章機(jī)械能守恒定律實驗驗證機(jī)械能守恒定律 省獲獎

第七章機(jī)械能守恒定律第9節(jié)實驗：驗證機(jī)械能守恒定律【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、會用打點(diǎn)計時器打下的紙帶計算物體運(yùn)動的速度。2、掌握驗證機(jī)械能守恒定律的實驗原理。3.通過用紙帶與打點(diǎn)計時器來驗證機(jī)械能守恒定律，體驗驗證過程和物理學(xué)的研究方法?！局攸c(diǎn)】掌握驗證機(jī)械能守恒定律的實驗原理。【難點(diǎn)】驗證機(jī)械能守恒定律的誤差分析及如何減小實驗誤差的方法。預(yù)習(xí)案1、推導(dǎo)出機(jī)械能守恒定律在本實驗中的具體表達(dá)式。在圖1中，質(zhì)量為m的物體從O點(diǎn)自由下落，以地作零重力勢能面，下落過程中任意兩點(diǎn)A和B的機(jī)械能分別為：EA=，EB=如果忽略空氣阻力，物體下落過程中的機(jī)械能守恒，于是有:上式亦可寫成為了方便，可以直接從開始下落的O點(diǎn)至任意一點(diǎn)（如圖1中A點(diǎn)）來進(jìn)行研究，這時應(yīng)有：----本實驗要驗證的表達(dá)式，式中h是高度，vA是物體在A點(diǎn)的速度。2、如何求出A點(diǎn)的瞬時速度vA？3、如何確定重物下落的高度？4、怎樣驗證機(jī)械能守恒定律？探究案探究一：該實驗中選取被打點(diǎn)紙帶應(yīng)注意兩點(diǎn)：一是第一點(diǎn)O為計時起點(diǎn)，二是O點(diǎn)的速度應(yīng)為零。怎樣判別呢？探究二:是否需要測量重物的質(zhì)量？探究三：在架設(shè)打點(diǎn)計時器時應(yīng)注意什么？為什么？探究四：實驗時，接通電源和釋放紙帶的順序怎樣？為什么？探究五：測量下落高度時，某同學(xué)認(rèn)為都必須從起始點(diǎn)算起，不能弄錯。他的看法正確嗎？為了減小測量h值的相對誤差，選取的各個計數(shù)點(diǎn)要離起始點(diǎn)適當(dāng)遠(yuǎn)些好，還是近些好？實驗步驟1．把打點(diǎn)計時器安裝在鐵架臺上，用導(dǎo)線將學(xué)生電源和打點(diǎn)計時器接好．2．把紙帶的一端用夾子固定在重錘上，另一端穿過打點(diǎn)計時器的限位孔，用手豎直提起紙帶，使重錘?？吭诖螯c(diǎn)計時器附近．3．接通電源，待計時器打點(diǎn)穩(wěn)定后再松開紙帶，讓重錘自由下落，打出一系列的點(diǎn)．4．重復(fù)上一步的過程，打兩到三條紙帶．5．選擇一條點(diǎn)跡清晰且第l、2點(diǎn)間距離接近2mm的紙帶，在起始點(diǎn)標(biāo)上0，以后各點(diǎn)依次為1、2、3……用刻度尺測量對應(yīng)下落的高度h1\h2\h3，……記人表格中．6．用公式vn=hn+1+hn-1/2t，計算出各點(diǎn)的瞬時速度v1\v2\v3……并記錄在表格中．7．計算各點(diǎn)的重力勢能的減少量。和動能的增加量，并進(jìn)行比較．看是否相等，將數(shù)值填人表格內(nèi)．（五）實驗數(shù)據(jù)處理各計數(shù)點(diǎn)12345下落高度初末速度勢能動能結(jié)論誤差分析：課堂小結(jié)：課后鞏固【概念規(guī)律練】知識點(diǎn)一實驗器材的選擇和實驗的操作1．用自由落體法驗證機(jī)械能守恒定律的實驗中，下列物理量中需要測量的有()A．重物的質(zhì)量B．重力的加速度C．重物下落的高度D．與重物下落高度對應(yīng)的重物的瞬時速度2．在驗證機(jī)械能守恒定律的實驗中：(1)從下列器材中選出實驗所必需的，其編號為______．A．打點(diǎn)計時器(包括紙帶)B．重物C．天平D．毫米刻度尺E．秒表F．運(yùn)動小車(2)打點(diǎn)計時器的安裝放置要求為__________；開始打點(diǎn)計時的時候，應(yīng)先_______，然后再________________________________．(3)選擇下列正確的實驗步驟，并按次序排列為________．A．用天平測出重錘的質(zhì)量B．把打點(diǎn)計時器豎直地夾穩(wěn)在鐵架臺上C．接通電源，松開紙帶D．松開紙帶，接通電源E．用停表記下重錘下落的時間F．取下紙帶，重復(fù)上述實驗3次G．將紙帶固定在重錘上，讓紙帶穿過打點(diǎn)計時器并用手提住，使重錘靠近打點(diǎn)計時器H．選取理想紙帶，對幾個方便的點(diǎn)測量并計算，看mgh和eq\f(1,2)mv2是否相等知識點(diǎn)二實驗的原理3．在某次驗證機(jī)械能守恒定律的實驗中，由于打點(diǎn)計時器兩限位孔不在同一條豎直線上，使紙帶通過時受到了較大的阻力，則結(jié)果()A．mgh>eq\f(1,2)mv2 B．mgh<eq\f(1,2)mv2C．mgh＝eq\f(1,2)mv2 D．以上都不可能4．某同學(xué)在做“驗證機(jī)械能守恒定律”的實驗時，不慎將一條選擇好的紙帶的前面部分損壞了，剩下的一段紙帶上各點(diǎn)間的距離，他測出并標(biāo)在紙帶上，如圖1所示．已知打點(diǎn)計時器打點(diǎn)的周期T＝s，重力加速度g取m/s2.圖1(1)利用紙帶說明重物通過第2、5兩點(diǎn)時機(jī)械能守恒．(2)分別說明為什么得到的結(jié)果是重力勢能的減少量略大于動能的增加量？【方法技巧練】實驗數(shù)據(jù)的處理方法5．在“驗證機(jī)械能守恒定律”的實驗中，根據(jù)紙帶算出各點(diǎn)的速度v，量出下落距離h，則以v2為縱軸，以h為橫軸，畫出的圖線應(yīng)是下圖中的()6．在“驗證機(jī)械能守恒定律”的實驗中，已知打點(diǎn)計時器所用電源的頻率為50Hz，查得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝m/s2，某同學(xué)選擇了一條理想的紙帶，用刻度尺測量時各計數(shù)點(diǎn)對應(yīng)刻度尺上的讀數(shù)如圖2所示，圖中O點(diǎn)是打點(diǎn)計時器打出的第一個點(diǎn)，A、B、C、D分別是每兩個點(diǎn)取出的計數(shù)點(diǎn)．根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物由O點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)時．圖2(1)重力勢能的減少量為多少？(2)動能的增加量是多少？(3)根據(jù)計算的數(shù)據(jù)可得出什么結(jié)論？產(chǎn)生誤差的主要原因是什么？課后反思：參考答案課后鞏固1．CD，2．(1)A、B、D(2)底板要豎直給打點(diǎn)計時器通電釋放重物(3)B、G、C、F、H，3．A，4．見解析解析(1)v2＝eq\f(s13,2T)＝eq\f(＋×10－2,2×m/s＝m/sv5＝eq\f(s46,2T)＝eq\f(＋×10－2,2×m/s＝m/sΔEk＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,5)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)＝而ΔEp＝mgs25＝m××＋＋×10－2＝故在系統(tǒng)誤差允許的范圍內(nèi)重物通過第2、5兩點(diǎn)時機(jī)械能守恒．(2)不難看出ΔEp>ΔEk，這是因為重物下落的過程中除了受到空氣阻力的作