实验:验证机械能守恒定律检测试题
1．下列关于“验证机械能守恒定律”实验的实验误差的说法中，正确的是( ) A ．重物质量的称量不准会造成较大误差 B ．重物质量选用得大些，有利于减小误差 C ．重物质量选用得较小些，有利于减小误差 D ．纸带下落和打点不同步不会造成较大误差
解析：从需要验证的关系式gh n ＝v 2n
2看，与质量无关，A 错误．当重物质量大一些时，空气阻
力可以忽略，B 正确、C 错误．纸带先下落而后打点．此时，纸带上最初两点的点迹间隔较正常时略大，用此纸带进行数据处理，其结果是重物在打第一个点时就有了初动能，因此重物动能的增加量比重物重力势能的减少量大，D 错误． 答案：B
2．右图为验证机械能守恒定律的实验装置示意图．现有的器材为：带
铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、天平．回答下列问题：
(1)为完成此实验，除了所给的器材，还需要的器材有________．(填入正确选项前的字母) A ．米尺 B ．秒表
C ．0～12 V 的直流电源
D ．0～12 V 的交流电源
(2)实验中误差产生的原因有_______________________________________________． (写出两个原因)
解析：(1)打点计时器使用的电源为交流电源，故应选取0～12 V 的交流电源，D 正确；利用米尺测量纸带上各点间的距离，A 正确．本实验中利用打点计时器作为计时工具，所以不需要秒表，B 错误．
(2)实验误差的来源主要是由于纸带在下滑的过程中需要克服摩擦力做功，以及用米尺测量数据时读数有误差．
答案：(1)AD
(2)纸带和打点计时器之间有摩擦；用米尺测量纸带上点的位置时读数有误差．
3．在“验证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz ，查得当
地重力加速度g ＝9.80 m/s 2
，测得所用的重物的质量为1.00 kg.实验中得到一条点迹清晰的纸带(如下图所示)，把第一个点记作O ，另选连续的四个点A 、B 、C 、D 作为测量的点．经测量知道A 、B 、C 、D 各点到O 点的距离分别为62.99 cm,70.18 cm,77.76 cm,85.73 cm ，根据以上数据，可知重物由O 点运动到C 点，重力势能的减少量等于________J ，动能的增加量等于________J(取三位有效数字)．
解析：根据测量数据，重物从O 点运动到C 点下落的高度h ＝0.777 6 m ，故重力势能减少量
ΔE p ＝mgh ＝1.00×9.80×0.777 6 J＝7.62 J 重物动能的增加量ΔE k ＝12mv 2C －12
mv 2
根据实验情况，重物在O 点的速度v 0＝0，C 点的速度v C 等于重物从B 点到D 点这一段时间Δt ＝2×1
50
s 内的平均速度．由实验数据可得
v C ＝
BD Δt ＝0.857 3－0.701 82×1/50
m/s ＝3.887 5 m/s 重物的动能增加量
ΔE k ＝12mv 2C ＝12
×1.00×3.887 52
J ＝7.56 J.
答案：7.62 7.56
4. 利用图示装置进行验证机械能守恒定律的实验时，需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v 和下落高度h .某班同学利用实验得到的纸带，设计了以下四种测量方案：
a ．用刻度尺测出物体下落的高度h ，并测出下落时间t ，通过v ＝gt 计算出瞬时速度v .
b ．用刻度尺测出物体下落的高度h ，并通过v ＝2gh 计算出 瞬时速度v .
c ．根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，
测算出瞬时速度v ，并通过h ＝v 2
2g
计算出高度h .
d ．用刻度尺测出物体下落的高度h ，根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v .
以上方案中只有一种正确，正确的是________．(填入相应的字母)
解析：在验证机械能守恒定律的实验中不能将物体下落的加速度看做g ，只能把它当做未知的定值，所以正确方案只有d 项． 答案：d
5．如图所示，两个质量分别为m 1和m 2的小物块A 和B ，分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端，已知m 1＞m 2.现要利用此装置验证机械能守恒定律．
(1)若选定物块A 从静止开始下落的过程进行测量，则需要测量的物理量有________．(填入选项前的编号) ①物块的质量m 1、m 2；
②物块A 下落的距离及下落这段距离所用的时间； ③物块B 上升的距离及上升这段距离所用的时间； ④绳子的长度．
(2)为提高实验结果的准确程度，某小组同学对此实验提出了以下建议． ①绳的质量要轻；
②在“轻质绳”的前提下，绳子越长越好； ③尽量保证物块只沿竖直方向运动，不要摇晃；
④两个物块的质量之差要尽可能小．
以上建议中确实对提高准确程度有作用的是________．(填入选项前的编号)
(3)与出一条上面没有提到的对提高实验结果准确程度有益的建议： ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________
解析：(1)通过连接在一起的A 、B 两物块验证机械能守恒定律，即验证系统的势能变化与动能变化是否相等，A 、B 连接在一起，A 下降的距离一定等于B 上升的距离；A 、B 速度大小总是相等的，故不需要测量绳子的长度和B 上升的距离及时间．
(2)如果绳子质量不能忽略，则A 、B 组成的系统势能将有一部分转化为绳子的动能，从而为验证机械能守恒定律带来误差；若物块摇摆，则两物体的速度有差别，也会为计算系统的动能带来误差；绳子长度和两个物块质量差应适当．
(3)多次测量取平均值可减少测量误差；选取的绳子受力后相对伸长量尽量小，可提高测量高度的准确度．
答案：(1)①②或①③ (2)①③
(3)对同一高度进行多次测量取平均值；或选取受力后相对伸长量尽量小的绳
6．现要通过实验验证机械能守恒定律．实验装置如图所示：水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上A 点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M ，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m 的砝码相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上B 点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t .用d 表示A 点到导轨底端C 点的距离，h 表示A 与C 的高度差，b 表示遮光片的宽度，s 表示A 、B 两点间的距离，将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B 点时的瞬时速度．用g 表示重力加速度．完成下列填空和作图：
若将滑块自A 点由静止释放，则在滑块从A 运动至B 的过程中，滑块、遮光片与砝码组成的系统重力势能的减小量可表示为______，动能的增加量可表示为________．若在运动过程中机械能守恒，1t 2与s 的关系式为1
t
2＝________.
(2)多次改变光电门的位置，每次均令滑块自同一点(A 点)下滑，测量相应的s 与t 值．结果如下表所示：
以s 为横坐标，1
t
2为纵坐标，在如图位置的坐标纸中描出第1个和第5个数据点；根据5个数据点作直线，求得该直线的斜率k ＝________×104
m －1
·s －2
(结果保留三位有效数字)．
解析：(1)当滑块运动到B 点时下降高度为h ′，此时砝码上升的高度为s ，由几何关系可知h ′＝hs d ，故系统减少的重力势能为E p ＝Mgh ′－mgs ＝
Mh －md gs
d
.
由于系统从静止开始运动，运动至B 点时的速度v B ＝b t ，故动能的增加量ΔE k ＝12(M ＋m )v 2
B ＝
M ＋m b 2
2t
2
. 由ΔE p ＝ΔE k 可解得1t
2＝
2
Mh －md g
M ＋m db 2
s .
(2)描点及作直线见图．
在图中直线上取相距较远的两点，读出两点坐标，由k ＝Δ? ??
??1t 2Δs
可得k ＝2.40×
104m －1s －2
.
答案：(1)Mh －md gs
d
M ＋m b 22t 2
2Mh －md gs
M ＋m db 2
(2)2.40 描点与作图见解析
7.现要通过实验验证机械能守恒定律。实验装置如图1所示：水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上A 点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M ，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m 的砝码相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上B 点有一光电门，可以测试遮光片经过光电门时的挡光时间t ，用d 表示A 点到导轨低端C 点的距离，h 表示A 与C 的高度差，b 表示遮光片的宽度，s 表示A ,B 两点的距离，将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B 点时的瞬时速度。用g 表示重力加速度。完成下列填空和作图；
（1）若将滑块自A 点由静止释放，则在滑块从A 运动至B 的过程中，滑块、遮光片与砝码组成的系统重力势能的减小量可表示为____。动能的增加量可表示为_ _。若在运动过程中机械能守恒，
21t 与s 的关系式为2
1t = __ (2)多次改变光电门的位置，每次均令滑块自同一点（A 点）下滑，测量相应的s 与t 值，结
果如下表所示：
以s 为横坐标，
2
1
t 为纵坐标，在答题卡上对应图2位置的坐标纸中描出第1和第5个数据点；根据5个数据点作直线，求得该直线的斜率k=________2.40___2
1
4
.10--??s m (保留3位有效数字).金太阳新课标资源网
由测得的h 、d 、b 、M 和m 数值可以计算出
21
s t
-直线的斜率o k ，将k 和o k 进行比较，若其差值在试验允许的范围内，则可认为此试验验证了机械能守恒定律。
答案：（1）()h M m gs d -、221()2b m M t
+、2212()()hM dm g
s t M m db -=
+ （2）2.40
实验：验证机械能守恒定律 1．下列关于“验证机械能守恒定律”实验的实验误差的说法中，正确的是 ( ) A ．重物质量的称量不准会造成较大误差 B ．重物质量选用得大些，有利于减小误差 C ．重物质量选用得较小些，有利于减小误差 D ．纸带下落和打点不同步不会影响实验 2.用如图所示装置验证机械能守恒定律，由于电火花计时器两限位孔不在同一竖直线上，使纸带通过时受到较大的阻力，这样实验造成的结果是( ) A ．重力势能的减少量明显大于动能的增加量 B ．重力势能的减少量明显小于动能的增加量 C ．重力势能的减少量等于动能的增加量 D ．以上几种情况都有可能 3．有4条用打点计时器(所用交流电频率为50 Hz)打出的纸带A 、B 、C 、D ，其中一条是做“验证机械能守恒定律”实验时打出的。为找出该纸带，某同学在每条纸带上取了点迹清晰的、连续的4个点，用刻度尺测出相邻两个点间距离依次为s 1、s 2、s 3。请你根据下列s 1、s 2、s 3的测量结果确定该纸带为(已知当地的重力加速度为9.791 m/s 2) ( ) A ．61.0 mm 65.8 mm 70.7 mm B ．41.2 mm 45.1 mm 53. 0mm C ．49.6 mm 53.5 mm 57.3 mm D ．60.5 mm 61.0 mm 60.6 mm
4．如图是用自由落体法验证机械能守恒定律时得到的一条纸带．有关尺寸在图中已注明．我们选中n 点来验证机械能守恒定律．下面举一些计算n 点速度的方法，其中正确的是( ) A ．n 点是第n 个点，则v n ＝gnT B ．n 点是第n 个点，则v n ＝g (n －1)T C ．v n ＝s n ＋s n ＋1 2T D ．v n ＝h n ＋1－h n －1 2T 5．某研究性学习小组在做“验证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz ，查得当地的重力加速度g ＝9.80 m/s 2。测得所用重物的质量为1.00 kg 。 (1)下面叙述中正确的是________。 A ．应该用天平称出重物的质量 B ．可选用点迹清晰，第一、二两点间的距离接近2 mm 的纸带来处理数据 C ．操作时应先松开纸带再通电 D ．打点计时器应接在电压为4～6 V 的交流电源上 (2)实验中甲、乙、丙三学生分别用同一装置得到三条点迹清晰的纸带，量出各纸带上第一、二两点间的距离分别为0.18 cm 、0.19 cm 、0.25 cm ，则可肯定________同学在操作上有错误，错误是________。若按实验要求正确地选出纸带进行测量，量得连续三点A 、B 、C 到第一个点O 间的距离分别为15.55 cm 、19.20 cm 和23.23 cm 。则当打点计时器打点B 时重物的瞬时速度v ＝________ m/s ；重物由O 到B 过程中，重力势能减少了________J ，动能增加了________J(保留3位有效数字)， 6．在“验证机械能守恒定律”的实验中，图(甲)是打点计时器打出的一条纸带，选取
专题十四、力学实验 1．（2013高考浙江理综第21题）如图所示，装置甲中挂有小桶的细线绕过定滑轮，固定在小车上；装置乙中橡皮筋的一端固定在导轨的左端，另一端系在小车上。一同学用装置甲和乙分别进行实验，经正确操作获得两条纸带①和②，纸带上的a、b、c……均为打点计时器打出的点。 (1)任选一条纸带读出b、c两点间的距离为； (2)任选一条纸带求出c、e两点间的平均速度大小为，纸带①和②上c、e两点间的平均速度v①v②(填“大于”“等于”或“小于”)； （3）图中（填选项） A．两条纸带均为用装置甲实验所得 B．两条纸带均为用装置乙实验所得 C．纸带○1为用装置甲实验所得．纸带②为用装置乙实验所得 D．纸带○1为用装置乙实验所得．纸带②为用装置甲实验所得 答案：(1) ○1 2.10cm，或② 2.40cm。 （2）1.13m/s，1.25m/s。小于 （3）C 解析：(1)选择纸带○1读出b、c两点间的距离为2.10cm，选择纸带②读出b、c两点间的距离为2.40cm。
(2)选择纸带○1读出c、e两点间的距离为4.52cm，求出c、e两点间的平均速度大小为v= 4.52 20.02? × 10-2m/s=1.13m/s。 选择纸带②读出c、e两点间的距离为5.00cm。求出c、e两点间的平均速度大小为v= 5.00 20.02? × 10-2m/s=1.25m/s。 （3）分析纸带上的点距离可以看出，纸带○1做匀加速运动，纸带②做加速度逐渐减小的加速运动最后做匀速运动，所以带○1为用装置甲实验所得．纸带②为用装置乙实验所得，选项C正确。 2.（18分） （1）（2013高考福建理综第19（1）题）（6分）在“探究恒力做功 与动能改变的关系”实验中（装置如图甲）： ①下列说法哪一项是正确的。（填选项前字母） A．.平衡摩擦力时必须将钩码通过细线挂在小车上 B．.为减小系统误差，应使钩码质量远大于小车质量 C．实验时，应使小车靠近打点计时器由静止释放 ②图乙是实验中获得的一条纸带的一部分，选取O、A、B、C计数 点，已知打点计时器使用的交流电频率为50 Hz．则打B点时小车的 瞬时速度大小为____m/s（保留三位有效数字）。 答案：①C②0.653 解析：①在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中,，平衡摩擦力时要去掉细线另一端的钩码。为减小系统误差，应使钩码质量远小于小车质量，选项AB错误。实验时，应使小车靠近打点计时器由静止释放，选项C正确。 ②打B点时小车的瞬时速度大小为v=18.59-5.53 20.10 ? ×10-2m/s=0.653m/s。 3.（13分） （1）（2013高考山东理综第21（1）题）图甲为一游标卡尺的结构示意图，当测量一钢笔帽的内径时，应该用游标卡尺的__________(填“A”“B”或“C”)进行测量；示数如图乙所示，该钢笔帽的内径为________mm。
20１2－2０1７年新课标全国卷专题分类汇总 专题7：力学实验 1. （2017新课标Ⅰ)某探究小组为了研究小车在桌 面上的直线运动,用自制“滴水计时器”计量时间。 实验前,将该计时器固定在小车旁，如图(a）所示。 实验时，保持桌面水平,用手轻推一下小车。在 小车运动过程中，滴水计时器等时间间隔地滴下 小水滴，图(b)记录了桌面上连续的６个水滴的位 置。(已知滴水计时器每3０ｓ内共滴下46个小 水滴 ) (1)由图（b）可知,小车在桌面上是＿___＿＿__ ＿___(填“从右向左”或“从左向右”)运动的。 (２）该小组同学根据图(b)的数据判断出小车做匀变速运动。小车运动到图(b）中A点位置时 的速度大小为_＿___＿＿＿＿__m/ｓ，加速度 大小为＿__＿＿＿_＿____ｍ/s２。(结果均保留 2位有效数字) 2. (2０１7新课标Ⅱ）(6分)某同学研究在固定斜面 上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系。使用的器材有：斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器。 实验步骤如下: ①如图(a），将光电门固定在斜面下端附近;将一 挡光片安装在滑块上，记下挡光片前端相对 于斜面的位置,令滑块从斜面上方由静止开 始下滑; ②当滑块上的挡光片经过光电门时,用光电计时 器测得光线被挡光片遮住的时间?ｔ； ③用?ｓ表示挡光片沿运动方向的长度,如图(b) 所示，v 表示滑块在挡光片遮住光线的?t 时间内的平均速度大小，求出v; ④将另一挡光片换到滑块上,使滑块上的挡光片 前端与①中的位置相同，令滑块由静止开始 下滑,重复步骤②、③; ⑤多次重复步骤④; ⑥利用实验中得到的数据作出v–?t图，如图(c) 所示。 完成下列填空： (1)用a表示滑块下滑的加速度大小,用vＡ表示挡 光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小, 则v与vＡ、ａ和?ｔ的关系式为v= 。 （2)由图(c)可求得，vＡ＝cm/s，a= cｍ/s2。(结果保留3位有效数字) 3. （2017新课标Ⅲ卷6分) 某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验,将画有坐标轴（横轴为x轴,纵轴为y轴,最小刻度表示1 mｍ)的纸贴在水平桌面上，如图(a)所示。将橡皮筋的一端Ｑ固定在y轴上的B点(位于图示部分之外),另一端P位于ｙ轴上的Ａ点时，橡皮筋处于原长。 （１）用一只测力计将橡皮筋的P端沿y轴从A 点拉至坐标原点Ｏ，此时拉力Ｆ的大小可由测 力计读出。测力计的示数如图（ｂ）所示,F的 大小为_＿＿____N。 (2)撤去(１)中的拉力,橡皮筋Ｐ端回到A点；现使 用两个测力计同时拉橡皮筋，再次将P端拉至 Ｏ点。此时观察到两个拉力分别沿图(a)中两条 虚线所示的方向,由测力计的示数读出两个拉 力的大小分别为F１=4.2N和Ｆ2＝５.6 N。
物理实验教学设计（三维五环教学模式）验证机械能守恒定律 黑龙江双鸭山市田家炳中学 张娇月
实验:验证机械能守恒定律 【教学目标】 知识与技能 1、会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度。 2、掌握验证机械能守恒定律的实验原理。 3、通过学生的独立思考解决实验中遇到的问题，以及对实验数据的处理。 过程与方法 通过用纸带与打点计时器来验证机械能守恒定律，体验验证过程和物理学的研究方法。 培养学生合作探究的精神。 情感、态度与价值观 通过实验验证，体会学习的快乐，激发学习的兴趣；通过亲身实践，树立“实践是检验真理的唯一标准”的科学观。培养学生的观察和实践能力，合作能力，独立思考的能力，发现问题、解决问题的能力。 【教学重点】 1、掌握验证机械能守恒定律的实验原理。 2、引导学生主动思考，培养学生合作探究的能力。 【教学难点】 1、如何设计验证机械能守恒定律的实验 2、实验数据误差分析及如何减小实验误差的方法 【自主学习】 1、机械能守恒定律的内容是。 2、能否设计一个验证机械能守恒定律的实验过程？ 3、推导出机械能守恒定律在本实验中的具体表达式。 4、如何求出A点的瞬时速度v A？ 5、如何确定重物下落的高度？ 6、怎样分析得到的实验数据？ 【合作研学】
1、 实验的设计思想？实验中需要哪些器材？ 2、 本实验实验步骤有哪些？ 3、 实验中有哪些注意事项？ 4、 哪些环节会对实验数据产生影响？ 教学过程： 教师活动： 1、推导出机械能守恒定律在本实验中的具体表达式。 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： E A =A A mgh mv +221， E B =B B mgh mv +22 1 如果忽略空气阻力，物体下落过程中的机械能守 恒，于是有 E A =E B ，即 A A mgh mv +221= B B mgh mv +22 1 上式亦可写成B A A B mgh mgh mv mv -=-222121 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 过程中重力势能的减少。等式 说明，物体重力势能的减少等于动能的增加。为了方便，可以直接从开始下 落的O 点至任意一点（如图1中A 点）来进行研究，这时应有： mgh mv A =22 1----本实验要验证的表达式，式中h 是物体从O 点下落至A 点的高度，v A 是物体在A 点的瞬时速 度。 2、如何求出A 点的瞬时速度v A ？ 根据做匀加速运动的物体在某一段时 间t 内的平均速度等于该时间中间时刻 的瞬时速度可求出A 点的瞬时速度v A 。 图2是竖直纸带由下而上实际打点后 的情况。从O 点开始依次取点1，2， 3，……图中s 1，s 2，s 3，……分别为0～ 2点，1～3点，2～4点…… 各段间的 1 2 3 4 s 1 s 2 s 3 h 2 h 3 h 4
实验：验证机械能守恒定律 班级： 姓名： 时间： 2017年4月20 [实验目的] 1.验证机械能守恒定律。 2.掌握实验数据处理方法，能定性分析误差产生的原因。 [实验原理] 当物体自由下落时，只有重力做功，物体的重力势能和动能互相转化，机械能守恒。若某一时刻 物体下落的瞬时速度为v ，下落高度为h ，则应有：21mg m 2 h v =。借助打点计时器，测出重物某时刻的下落高度h 和该时刻的瞬时速度 v ，即可验证机械能是否守恒，实验装置如图1所示。 测定第n 点的瞬时速度的方法是： T 2h -h 1 -n 1n n +=v [实验器材] 铁架台(带铁夹)、打点计时器、纸带、交流电源、导线、带铁夹的重锤、纸带、刻度尺等。 [实验步骤] 图 1 图2
1．按如图1装置把打点计时器安装在铁架台上，并使两限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力。用导线把打点计时器与交流电源连接好。 2．把纸带的一端在重锤上用夹子固定好，另一端穿过计时器限位孔，用手竖直提起纸带使重锤停靠在打点计时器附近。 3．先接通电源，再松开纸带，让重锤带着纸带自由下落。 4．重复几次，得到3～5条打好点的纸带。 5．在打好点的纸带中挑选点迹清晰且第1、2两计时点间的距离接近2mm 的一条纸带，在起始点标上0，再在距离0点较远处开始选取相邻的几个计数点依次标上1、2、3……用刻度尺测出对应下落的高度h 1、h 2、h 3…… 6．应用公式T 2h -h 1 -n 1n n += v 计算各点对应的瞬时速度v 1、v 2、v 3…… 7．计算各点对应的重力势能减少量mgh n 和动能的增加量2 2 1n mv ， 进行比较，并讨论如何减小误差。 [数据处理及误差分析]
重点高中物理实验六验证机械能守恒定律
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图1 图2 实验—— 验证机械能守恒定律 一、实验目的 通过实验验证机械能守恒定律． 二、实验原理 如图1所示，质量为m 的物体从O 点自由下落，以地面作为零重 力势能面，如果忽略空气阻力，下落过程中任意两点A 和B 的机械 能守恒 即12m v 2A ＋mgh A ＝12m v 2B ＋mgh B 上式亦可写成12m v 2B －12m v 2A ＝mgh A －mgh B . 等式说明，物体重力势能的减少等于动能的增加．为了方便，可以直接 从开始下落的O 点至任意一点(如图1中A 点)来进行研究，这时应有：12m v 2A ＝ mgh ，即为本 实验要验证的表达式，式中h 是物体从O 点下落至A 点的高度，v A 是物体在 A 点的瞬时速度． 三、实验器材 打点计时器，低压交流电源，带有铁夹的铁架台，纸带，复写纸，带夹子的重 物，刻度尺，导线两根． 四、实验步骤 1．安装置：按图2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：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．先接通电源，后松开纸带，让重物带着纸带自由下落． 更换纸带重复做3～5次实验． 3．选纸带：分两种情况说明 (1)用12m v 2n ＝mgh n 验证时，应选点迹清晰，且1、2两点间距离略小于或接近2 mm 的纸带． (2)用12m v 2B －12m v 2A ＝mg Δh 验证时，由于重力势能的相对性，处理纸带时，选择适 当的点为基准点，只要后面的点迹清晰就可选用． 五、数据处理 方法一：利用起始点和第n 点计算 代入mgh n 和12m v 2n ，如果在实验误差允许的条件下，mgh n 和12m v 2n 相等，则验证了 机械能守恒定律．
验证机械能守恒定律习题（含答案） 1．在“验证机械能守恒定律”的实验中，要验证的是重物重力势能的减少等于它动能的增加，以下步骤仅是实验中的一部分，在这些步骤中多余的或错误的有( ) A ．用天平称出重物的质量 B ．把打点计时器固定到铁架台上，并用导线把它和低压交流电源连接起来 C ．把纸带的一端固定到重物上，另一端穿过打点计时器的限位孔，把重物提升到一定高度 D ．接通电源，待打点稳定后释放纸带 E ．用秒表测出重物下落的时间 解析：在“验证机械能守恒定律”的实验中，需验证重力势能减少量mgh 和动能增加量12m v 2之间的大小关系，若机械能守恒，则有mgh ＝12 m v 2成立，两边都有质量，可约去，即验证gh ＝12 v 2成立即可，故无需测质量，A 选项多余．对E 选项，测速度时，用的是纸带上的记录点间的距离和打点计时器打点的时间间隔，无需用秒表测量，因此E 选项也多余． 答案：AE 2．(安徽高考)利用图示装置进行验证机械能守恒定律的实验时，需要 测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v 和下落高度h .某班同 学利用实验得到的纸带，设计了以下四种测量方案： a ．用刻度尺测出物体下落的高度h ，并测出下落时间t ，通过v ＝gt 计算出瞬时速度v . b ．用刻度尺测出物体下落的高度h ，并通过v ＝2gh 计算出瞬时速 度v . c ．根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速 度，测算出瞬时速度v ，并通过h ＝v 2 2g 计算出高度h . d ．用刻度尺测出物体下落的高度h ，根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v . 以上方案中只有一种正确，正确的是__________．(填入相应的字母)
实验验证机械能守恒定律 ★新课标要求 （一）知识与技能 1、会用打点计时器打下的纸带运算物体运动的速度。 2、把握验证机械能守恒定律的实验原理。 （二）过程与方法 通过用纸带与打点计时器来验证机械能守恒定律，体验验证过程和物理学的研究方法。 （三）情感、态度与价值观 通过实验验证，体会学习的欢乐，激发学习的爱好；通过亲身实践，树立“实践是检验真理的唯独标准”的科学观。培养学生的观看和实践能力，培养学生实事求是的科学态度。 ★教学重点 把握验证机械能守恒定律的实验原理。 ★教学难点 验证机械能守恒定律的误差分析及如何减小实验误差的方法。 ★教学方法 教师启发、引导，学生自主设计实验方案，亲自动手实验，并讨论、交流学习成果。 ★教学工具 重物、电磁打点计时器以及纸带，复写纸片，低压电源及两根导线，铁架台和铁夹，刻度尺，小夹子。 ★教学过程 （一）课前预备 教师活动：课前布置学生预习本节实验。下发预习提纲，重点复习下面的三个咨询题： 1、推导出机械能守恒定律在本实验中的具体表达式。 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 的机械能分不为： E A =A A mgh mv +221， E B =B B mgh mv +22 1 假如忽略空气阻力，物体下落过程中的机械能守 恒，因此有 E A =E B ，即 A A mgh mv +221= B B mgh mv +22 1 上式亦可写成B A A B mgh mgh mv mv -=-222121 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 过程中重力势能的减少。等式
《验证机械能守恒定律》学习材料 教学目的：验证机械能守恒定律 实验器材： 铁架台、铁夹子、重锤、毫米刻度尺、纸带、打点计时器（若选用电磁打点计时器，还需要低压交流电源） 实验原理： 在只有重力做功的自由落体运动中，重力势能和动能相互转化，转化过程中机械能守恒，即重力势能的减少量等于动能的增加量。若物体由静止下落的高度h 时，其速度为v ，则有 2 12 mgh mv 在实验过程中，测出重锤由静止下落高度h 时的速度v ，算出gh 是否等于212v ，则可得出mgh 是否等于21 2mv ， 若在实验误差允许范围内二者相等，则机械能守恒定律得到验证。 实验步骤： 1、把打点计时器安装在铁架台上，并连接到电源上。 2、把重锤用夹子固定在纸带的一端，纸带的另一端穿过计时器的限位孔，用手竖直提起纸带，使重锤停靠在打点计时器附近。 3、先接通电源，后松开纸袋带，让重锤带着纸带自由下落，打点计时器便在纸带上打下一系列的点迹。 4、重复3次，得到3条打上点的纸带。 5、从三条打上点的纸带中挑选出点迹清晰且第一、二点间的距离接近2mm 的纸带。 6、在挑选出的纸带中，记下第一个点的位置O ，并在纸带上离O 点较远的任意点开始，依次选取连续的几个点，并依次标上1、2、3、4、5，分别测出1、2、3、4、5各点到O 点的距离h 1、h 2、h 3、h 4、h 5，并把记在下面表格中，这些距离分别是打下1、2、3、4、5个点时重锤下落的高度。
7、利用匀变速直线运动在一段时间内的平均速度等于这段时间内中点时刻的速度的规律，应 用公式12n n n h h V T +-= （此处T=0.02s ），分别算出2、3、4各点对应得速度2V 、3V 、4V 。 8、计算2、3、4各点对应的n gh 和212n V ，并进行比较，从而得出n mgh 与21 2 mV 是否相等。 9、得出实验结论。 注意事项： 1、铁架台上固定打点计时器的夹子不可伸出太长，以防铁架台翻倒。 2、打点计时器应夹紧在铁架台上，确保在实验过程中不会晃动。计时器的两个限位孔必须在同一竖直线上，以减少纸带与限位孔间的摩擦阻力。 3、打点前纸带必须平直，不要卷曲，纸带上端要用手提着静止，重锤应停靠在打点计时器附近。 4、实验时先通电源，让打点计时器稳定后才松开纸带 5、选用纸带时应尽量挑选第一、二点的距离接近2mm 的纸带（因为自由落体运动的最初0.02s 内下落的距离2211 9.80.02 1.9622 S gT m m = =??=） 6、选取得各个计数点1、2、3……离起始点应适当远些，以减小测量下落高度h 时的相对误差。 7、实验过程中不需要测重锤的质量m 8、为减少阻力的影响，重物应选用密度大些的便于夹紧纸带的物体。 误差分析 (1)本实验中因重物和纸带在下落过程中要克服各种阻力(空气阻力、打点计时器阻力)做功，故动能的增加量ΔEk 稍 重力势能的减少量ΔEp ,即ΔEk ＜ΔEp ，这属于系统误差.改进的办法是调整器材的安装，尽可能地减小阻力. (2)本实验的另一个误差来源于长度的测量，属偶然误差.减小误差的办法是测下落距离时都从0点量起，一次将各打点对应的下落高度测量完.或者多次测量取平均值来减小误差.
实验:验证机械能守恒定律 【知能准备】 1.实验目的：验证机械能守恒定律 2.实验原理： 在只有重力做功的自由落体运动中，物体的重力势能和动能可以相互转化，但总的机 械能守恒。设某时刻物体的瞬时速度为V ，下落高度为h ，则有：mgh ＝mv 2/2 。故可利用打 点计时器测出重物下落时某时刻的瞬时速度及下落的高度，即可验证机械能是否守恒。 3.实验器材： 打点计时器、刻度尺 、 电源、纸带、复写纸片、重物、带有铁夹台、导线两根 4.实验步骤： （1）如图2-9-1所示，将纸带固定在重物上，让纸带穿过打点计时器； ⑵用手握着纸带，让重物静止地靠近打点计时器，然后接通电源，松开纸带，让重物自由落下，纸带上打下一系列小点。 ⑶更换纸带,用同样的方法再打几条以备选用. ⑷从几条打下点的纸带中挑选第一、二点间距离接近2mm 且点迹清楚的低带进行测量，测出一系列各计数点到第一个点的距离d 1、d 2，据公式Vn T d d n n 211-+-= ，计算物体在打下点1、2……时的即时速度v 1、v 2……，计算相应的动能的增加值。 ⑸用刻度尺测量纸带从点O 到点1、2……之间的距离h 1、h 2……，计算出相应减少的重力势能。 ⑹计算各点对应的势能减少量mgh ，以及增加的动能mv 2/2，并进行比较。 【同步导学】 1.原理理解： ⑴因为打点计时器每隔0.02 s 打点一次，在最初的0.02 s 内物体下落距离应为0.002 m ，所以应从几条纸带中尽量挑选点迹清晰呈一直线且第一、二点间接近2 mm 的纸带进行测量；二是在纸带上所选的点应该是连续相邻的点，每相邻两点时间间隔 t =0.02 s. ⑵因为不需要知道物体在某点动能和势能的具体数值，所以不必测量物体的质量 m ，而只需验证n n gh v =22 1就行了。 例1:在验证机械能守恒定律的实验中，得到了一条如图2-9-2所示的纸带，纸带上的点记录了物体在不同时刻的位置，当打点计时器打点4时，物体的动能增加的表达式为△E k = 物体重力势能减小的表达式为 △E P = ，实验中是通过比较 来验证机械能守恒定律的（设交流电周期为T ）。 解答：△E k =2153()22D D m T -； △E P =mgD 4 ；2153()22D D T -与 gD 4是否相等 例2:关于验证机械能守恒定律的下列说法中正确的是： 2-9-1 2-9-2
实验3 单摆验证机械能守恒定律 【实验目的】 验证机械能守恒定律。 【实验器材】 铁架台、细线（长约0.5m）、小钢球、画有等高标记线的背景板、光电门传感器、数据采集器、计算机。 实验装置图如图所示。 【实验原理】 物体在摆动过程中的重力势能和动能可以互相转化，但总的机械能守恒。设物体自高为h处释放，摆至最低点时的速度为v，则mgh= 。利用光电门测出物体在最低点的速度，即可验证机械能是否守恒。 【实验设计与步骤】 在图所示的背景板上摆球运动过程中的最低点处固定一光电门，仔细调整光电门的高低位置，使得摆球通过光电门时恰好摆球中心水平直径挡光，即挡光长度为摆球d，在数字计时器上读出挡光时间t，可计算出摆球通过光电门时的速度为v= ，求出动能E ；测出摆球释放点距摆球运动过程中最低点的垂直距h，以最低点为参考平面，分别计算两侧最高点的重力势能E ，比较E 和E 是否相等，验证机械能守恒。 1.在图所示的背景板上摆球运动过程中的最低点处固定一光电门，仔细调整光电门 的高低位置，使得摆球通过光电门时摆球中心水平直径恰好挡光。 2.把小钢球用细线悬挂起来，把小球依此拉到宝鸡县A、B、C、D点处释放，并分别 记录摆球释放点距离摆球运动过程中最低点的垂直距离h。 3.分别记录上述四种情况下摆球通过最低点时的速度v。
【实验数据记录与分析】 参考实验数据及处理结果见表. 表 m=0.028kg，g=9.8m/s ，d=1.91cm 结论：在误差允许的范围内机械能守恒。 【问题与讨论】 1、小球摆动过程中的能量是如何转化的 答：小球在向下摆动的过程中重能势能转化为动能，向上摆动的过程中动能转化为重力势能。 2、小球摆动过程中机械能会不会变化 答：小球摆动过程中机械能保持不变。 3、小球所受到各个力做功的情况如何 答：小球在向下摆动的过程中重力做正功，在向上摆动的过程中重力做负功，整个过程中拉力不做功。
验证机械能守恒定律 [实验目的] 验证机械能守恒定律。 [实验原理] 当物体自由下落时，只有重力做功，物体的重力势能和动能互相转化，机械能守恒。若某一时刻物体下落的瞬时速度为v ，下落高度为h ，则应有：2 1mg m 2 h v = 。借助打点计时器，测出重物某时刻的下落高度h 和该时刻的瞬时速度v ，即可验证机械能是否守恒，实验装置如图1所示。 测定第n 点的瞬时速度的方法是： T 2h -h 1 -n 1n n ?= +v [实验器材] 铁架台(带铁夹)、打点计时器、学生电源、导线、带铁夹的重锤、纸带、米尺。 [实验步骤] 1．按如图装置把打点计时器安装在铁架台上，用导线把打点计时器与学生电源连接好。 2．把纸带的一端在重锤上用夹子固定好，另一端穿过计时器限位孔，用手竖直提起纸带使重锤停靠在打点计时器附近。 3．接通电源，松开纸带，让重锤自由下落。 4．重复几次，得到3～5条打好点的纸带。 5．在打好点的纸带中挑选第一、二两点间的距离接近2mm ，且点迹清晰的 一条纸带，在起始点标上0，以后各依次标上1，2，3……，用刻度尺测出对应下落高度h 1 、h 2、h 3……。 6．应用公式T 2h -h 1 -n 1n n ?= +v 计算各点对应的即时速度v 1、v 2、v 3……。 7．计算各点对应的势能减少量mgh n 和动能的增加量 mv n 2/2,进行比较。 [注意事项] 1、打点计时器的两限位孔必须在同一竖直线上，以减少摩擦阻力。 2、实验时，需保持提纸带的手不动，待接通电源，让打点计时器工作正常后再松开纸带让重锤下落，以保证第一个点是一个清晰的点. 3、选用纸带时应尽量挑选第一、二点间接运2 mm 的纸带. 4、打点计时器必须接50 Hz 交流低压电源. 图1 图2
1、（9分）某同学为探究“合力做功与物体动能改变的关系”，设计了如下实验，他的操作步 骤是： ①按图（a ）摆好实验装置，其中小车质量M=0.20kg ，钩码总质量m=0．05kg ． ②释放小车，然后接通打点计时器的电源（电源频率为f =50Hz ），打出一条纸带． ③他在多次重复实验得到的纸带中取出自认为满意的一条，如图（b ）所示．把打下的第一点记作0，然后依次取若干个计数点，相邻计数点间还有4个点未画出，用厘米刻度尺测得各计数点到0点距离分别为10.41d m =，20.055d m =，30.167d m =，40.256d m =，50.360d m =，60.480d m =…，他把钩码重力（当地重力加速度g=10m/s 2）作为小车所受合力， 算出打下0点到打下第5点合力做功．W= J （结果保留三位有效数字）， 用正确的公式k E = （用相关数据前字母列式）把打下第5点时小车动能作为小车动能的改变量，算得0.125k E J =． ④此次实验探究的结果，他没能得到“合力对物体做的功，等于物体动能的增量”，且误差很大。通过反思，他认为产生误差的原因如下，其中正确的是 ． A ．钩码质量太大，使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多 B ．没有平衡摩擦力，使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多 C ．释放小车和接通电源的次序有误，使得动能增量的测量值比真实值偏小 D ．没有使用最小刻度为毫米的刻度尺测距离也是产生此误差的重要原因 2． 用如图a 所示的装置“验证机械能守恒定律” ①下列物理量需要测量的是________、通过计算得到的是_______（填写代号） A ．重锤质量 B ．重力加速度 C ．重锤下落的高度 D ．与下落高度对应的重锤的瞬时速度 ②设重锤质量为m 、打点计时器的打点周期为T 、重力加速度为g ．图b 是实验得到的一条纸带，A 、B 、C 、D 、E 为相邻的连续点．根据测得的s 1、s 2、s 3、s 4写出重物由B 点到D 点势能减少量的表达式__________，动能增量的表达式__________．由于重锤下落时要克服阻力做功，所以该实验的动能增量总是__________（填“大于”、“等于”或“小于”）重力势能的减小量． a 图（b ）
验证机械能守恒定律 一、实验题： 本大题共20小题， 第1小题为2分； 从第2小题到第4小题每题3分 小计9分； 第5小题为4分； 从第6小题到第7小题每题5分小计10分； 从第8小题到第11小题每题6分 小计24分； 第12小题为7分； 从第13小题到第14小题每题8分 小计16分； 从第15小题到第17小题每题9分 小计27分； 第18小题为10分； 第19小题为12分； 第20小题为14分； 共计135分。 1、在《验证机械能守恒定律》的实验中，需直接测量的物理量 是 [ ] A．重物的质量 B．重力加速度 C．重物下落的高度 D．与下落高度对应的重物的瞬时速度 2、使用下图所示装置作“验证机械能守恒定律”的实验，除了图中已画出的器材以外，下面所列各项器材哪些是必须的? [ ] A．低压交流电源 B．低压直流电源 C．天平和砝码 D．刻度尺 3、在《验证机械能守恒定律》的实验中，下列操作正确的是 [ ] A．先释放重物，后接通电源 B．用秒表测量重物下落的时间 C．打完一条纸带后，立即切断电源 D．每打完一条纸带，活动复写纸位置 4、在验证机械能守恒定律的实验中，如下哪些措施是必要的 [ ] A．打出几条纸带，从中选出打下的第1、2两点间距离接近2mm的纸带备用 B．重锤的质量应尽可能大些
C．实验中必须用天平测出重锤的质量 D．实验中必须先从纸带上求出重力加速度g，用以计算重锤重力势能的减少量 5、做验证机械能守恒定律实验，实验原理是：重物自由落下，其动能增量等于势能减少量，即 (1)实验时，要从几条打点纸带中，选第1、2点的距离接近 _________mm的一条纸带进行测量，以保证是在开始打点的瞬间释放的纸带。 (2)除打点计时器以外，实验的测量工具还有____________________。 6、在验证机械能守恒定律的实验中要用到的器材和测量仪器有 ________． A．打点计时器 B．低压交流电源 C．秒表 D．重锤E．铁架台和复夹 F．纸带 G．刻度尺 H．天平 7、在“验证机械能守恒定律”的实验中，要验证的是重锤重力势能的减少等于它动能的增加，以下步骤仅是实验中的一部分，在这些步骤中多余的或错误的有 [ ] A．用天平称出重锤的质量 B．把打点计时器固定到铁架台上，并用导线把它和低压交流电源连接起来 C．把纸带的一端固定到重锤上，另一端穿过打点计时器的限位孔，把重锤提升到一定高度 D．接通电源，释放纸带 E．用秒表测出重锤下落的时间 8、“验证机械能守恒定律”的实验，是研究自由下落物体的机械能守恒，即重力势能的________等于动能的________．实验时，将纸带固定在重物上，让纸带穿过打点计时器，先用手提着________，使重物静止在________打点计时器的地方，然后接通________，松开纸带，让重物________，计时器就在纸带上打下一系列小点． 9、在用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中，所用电源 为50Hz的低压交流电源． ①下列二条打点纸带应选用（用字母表示）___________________． ②如不从起点0开始验证，而从点2和点4之间进行验证，则应该测量的物理量为_______验证的方程为（用测量值表示）_______________．
实验:验证机械能守恒定律 ★新课标要求 （一）知识与技能 1、会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度。 2、掌握验证机械能守恒定律的实验原理。 （二）过程与方法 通过用纸带与打点计时器来验证机械能守恒定律，体验验证过程和物理学的研究方法。 （三）情感、态度与价值观 通过实验验证，体会学习的快乐，激发学习的兴趣；通过亲身实践，树立“实践是检验真理的唯一标准”的科学观。培养学生的观察和实践能力，培养学生实事求是的科学态度。 ★教学重点 掌握验证机械能守恒定律的实验原理。 ★教学难点 验证机械能守恒定律的误差分析及如何减小实验误差的方法。 ★教学方法 教师启发、引导，学生自主设计实验方案，亲自动手实验，并讨论、交流学习成果。 ★教学工具 重物、电磁打点计时器以及纸带，复写纸片，低压电源及两根导线，铁架台和铁夹，刻度尺，小夹子。 ★教学过程 （一）课前准备 教师活动：课前布置学生预习本节实验。下发预习提纲，重点复习下面的三个问题： 1、推导出机械能守恒定律在本实验中的具体表达式。 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： E A =A A mgh mv +221， E B =B B mgh mv +22 1 如果忽略空气阻力，物体下落过程中的机械能守恒，于是有 E A =E B ，即A A mgh mv +221=B B mgh mv +22 1 上式亦可写成B A A B mgh mgh mv mv -=-222121 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 过程中重力势能的减少。等式说明，物体重 力势能的减少等于动能的增加。为了方便，可以直接从开始 下落的O 点至任意一点（如图1中A 点）来进行研究，这时应有：mgh mv A =22 1----本实验要验证的表达式，式中h 是物体从O 点下落至A 点的高度，v A 是物体在A 点的瞬时 速度。 2、如何求出A 点的瞬时速度v A ？ 根据做匀加速运动的物体在某一段时间t 内的平均速度等 于该时间中间时刻的瞬时速度可求出A 点的瞬时速度v A 。 图2是竖直纸带由下而上实际打点后的情况。从O 点开始
一. 教学内容：验证机械能守恒定律实验问题归纳 二. 学习目标： 1、掌握机械能守恒定律的实验原理、实验步骤及误差分析。 2、深刻理解验证机械能守恒定律实验所涉及的习题类型及相关解法。 三. 考点地位： 机械能守恒定律是高中阶段实验问题的重点内容，从近几年高考试题实验题出题的特点来看，表现为一电学实验和一个非电学实验的组合，验证机械能守恒定律的实验是我们备考非电学实验的重点内容。 四. 知识体系： 1、实验目的： 验证机械能守恒定律。 2、实验原理 通过实验，分别求做自由落体运动物体的重力势能的减少量和相应过程动能的增 加量。若二者相等，说明机械能守恒，从而验证机械能守恒定律： （3）从打出的几条纸带中挑选第一、二点间的距离接近2mm且点迹清晰的纸带进行测量，记下第一个点的位置O，并在纸带上从任意点开始依次选取几个点1、
2、3、4……，并量出各点到O点的距离，计算相应的重力势 能减少量 （4）测出一系列计数点到第一个点的距离，根据公式。 （5）比较是否相等。 5、实验结论 在重力作用下，物体的重力势能和动能可以互相转化，但总的机械能守恒。 即当，或一定稍小于势能的减少量例1. 在验证机械能守恒定律的实验中 （1）从下列器材中选出实验所必需的，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 （2）打点计时器的安装放置要求为___________；开始打点计时的时候，应先_________，然后____________。 （3）实验中产生系统误差的原因主要是_________，使重物获得的动能往往 __________。为减小误差，悬挂在纸带下的重物应选择____________。 （4）如果以图线是_________，该线的斜率等于____________。
锤物 打点计时器 纸 带 铁架台 铁夹 接电源源 · 实验名称 验证机械能守恒定律 实验目的 学会利用____________________ 验证机械能守恒定律的实验方法和技能。 实 验 人 指导教师 日 期 实验器材 打点计时器、学生电源、铁架台、纸带、复写纸、刻度尺、导线、重锤等 实验原理 在物体自由下落的过程中，当只有重力对物体做功时，机械能守恒，即重力势能的减少量等于动能的增加量.利用打点计时器在纸带上记录下物体自由下落的高度h ，计算出瞬时速度υ，便可验证物体重力势能的减少量________与物体的动能增加量________________和________________是否 相等，即验证g h n 是否等于v n 2 /2。 实验步骤 1、将打点计时器固定在铁架台上，连接好电源。 2、将纸带的一端连接在重锤上，另一端穿过计 时器的 限位孔并使重物靠近计时器。 3、打开电源，________________，释放重锤， 取下纸带。 4、重复以上步骤，打出3条纸带。 5、选出第一个点和第二点之间的距离接近 2mm 、 点迹清晰一条的纸带。 6、根据纸带分析处理数据，得出实验结论。 7、整理试验仪器 。 数据处理 纸带粘贴处 实验结论 在误差允许的范围内，做自由落体运动的物体在下落过程中___________和_________相等，即机械能守恒。 误差分析 由于重物和纸带在下落过程中要克服阻力(主要是打点纸带所受的阻力)做 功，所以势能的减小量△E p 稍________（填“大于”或“小于”）动能的增 加量△E k . 注意事项 教师评语
《实验：验证机械能守恒定律》教学设计设计思想 高三教学中，以往比较重视实验结果，而轻视过程，针对学生背实验，记实验现状；在新课程三维目标教学理念的指导下，我将突破以教师为中心，开展以学生实验为中心，以教师引导、小组合作为主要方式的实验探究。实验教学注重学生学习过程的体验。培养学生善于提出实验需要研究的问题，尝试对物理实验结果进行预测判断，主动思考解决问题的办法，灵活地应用物理学的思想与方法有效地解决问题，能正确地表述实验结果，并对实验数据和结果进行科学地分析和评估。 教材分析 机械能守恒定律在物理学理论和应用方面十分重要，是高中物理的重点内容，为今后学习动量守恒、电荷守恒等守恒定律打下基础，起到了承上启下的作用。但这种思想和有关的概念、规律，由于其抽象性强，学生要真正的掌握和灵活运用还是很困难。本节内容安排在学习机械能守恒定律之后，目的是为了使学生在理论上对机械能守恒定律有所了解的基础上，通过实验测量及对实验数据的分析处理，对机械能守恒定律及条件有深刻的认识。 学情分析 学生已经掌握了动能、重力势能等概念以及动能定理、机械能守恒定律等定理、定律；知道功是能量转换的量度以及机械能守恒的条件。学生已具备一定的实验操作技能，会用打点计时器等实验仪器。具备一定的数据处理能力。因此，在本节的教学中，应注意知识的深化和科学研究方法、情感态度的教育，避免知识的简单重复和没有新意。 教学目标： （一）知识与技能 1、会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度。 2、掌握验证机械能守恒定律的实验原理。 （二）过程与方法 通过用纸带与打点计时器来验证机械能守恒定律，体验验证过程和物理学的研究方法。 （三）情感、态度与价值观 通过实验验证，体会学习的快乐，激发学习的兴趣；通过亲身实践，树立“实践是检验真理的唯一标准”的科学观。培养学生的观察和实践能力，培养学生实事求是的科学态度。 教学重点： 掌握验证机械能守恒定律的实验原理。 教学难点： 验证机械能守恒定律的误差分析及如何减小实验误差的方法。
验证机械能守恒定律 1、原理：mgh=12 mv 2 2、误差分析：△E P ＞△E k ，由于要克服纸带与打点计时器之间 的摩擦力及空气阻力做功。 3、数据处理：（1）作12 v 2—h 图像，图像斜率表示重力加速度g （2）通过纸带测量h ，并算出v ，验证mgh=12 mv 2 4、注意事项： （1）实验器材：打点计时器（电磁10V 以下交流，电火花220V 交流）、学生电源、铁架台（包括铁夹）、纸带、附夹子的重锤、刻度尺、导线若干（不需要秒表，因为打点计时器本身就是计时仪器；不需要天平测质量，因为等式两边的m 可以约掉） （2）实验前装置中纸带要竖直放置穿过限位孔，且重物靠近打点计时器 （3）重物选择体积小密度大的物体（如重锤） （4）实验时先接通电源，后释放纸带 （5）取1、2两点间距接近2mm 的纸带测量（h=1/2gt 2=1/2×10×0.022=0.002m=2mm ，说明阻力小，接近于自由落体） （6）实验结论：在实验误差允许的范围内机械能守恒 （7）误差分析：△E P ＞△E k ，由于要克服纸带与打点计时器之间的摩擦力及空气阻力做功 △E P ＜△E k ，计时起点的速度不为零（比如先释放纸带，再接通电源） （8）数据处理：若纸带初始一段不清晰，可以从点迹清晰处开始取一段研究，则原理式变 为mg △h=12mv 22—12 mv 12 （9）注意有效数字（保留X 位有效数字；保留X 位小数） 1、如图所示为“用打点计时器验证机械能守恒定律”的实验装置． （1）若已知打点计时器的电源频率为50 Hz ，当地的重力加速度取g ＝9.80 m/s 2，重物质量为0.2 kg.实验中得到一条点迹清晰的纸带如图所示，打P 点时，重物的速度为零，A 、B 、