2020年高考物理总复习 第23讲 实验五 验证机械能守恒定律讲义

2020年高考物理一轮复习：23 实验：验证机械能守恒定律姓名:________ 班级:________ 成绩:________一、实验探究题 (共12题；共49分)1. （5分） (2018高一下·黑龙江期末) 如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律，实验所用的电源为学生电源，输出电压为6V的交流电和直流电两种。

重锤从高处由静止开始落下，重锤上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上的点痕迹进行测量，即可验证机械能守恒定律．（1）下面列举了该实验的几个操作步骤：A .按照图示的装置安装器件；B .将打点计时器接到电源的直流输出端上；C .用天平测量出重锤的质量；D .接通电源开关，同时放开悬挂纸带的夹子，打出一条纸带；E .测量打出的纸带上某些点之间的距离；F .根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能．指出其中操作不恰当的和没有必要进行的步骤，将其选项对应的字母填在下面的横线上________．（2）如图乙所示，根据打出的纸带，选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E，测出A点距起始点O的距离为s0，点A、C间的距离为s1，点C、E间的距离为s2，使用交流电的频率为f，则根据这些条件计算下落到C 点的速度表达式为：v=________．（3）在验证机械能守恒定律的实验中发现，重锤减小的重力势能总是大于重锤增加的动能，其主要原因是：________．2. （5分） (2018高一下·太仆寺旗期末) 在“验证机械能守恒定律”的实验中,打点计时器所用电源频率为50Hz,当地重力加速度的值为10m/s2,测得所用重物的质量为1.00kg.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到第一个点的距离如图所示(相邻计数点时间间隔为0.02s),那么:（1） . 要验证重锤下落过程中符合机械能守恒,除了图示器材,以下实验器材必须要选取的有__________。

实验六验证机械能守恒定律一、实验目的1．掌握验证机械能守恒定律的方法。

2．会用计算法或图像法处理实验数据。

二、实验原理通过实验求出重物做自由落体运动时重力势能的减少量、相应过程动能的增加量，若二者相等，即可验证机械能守恒定律。

实验装置如图所示。

三、实验器材铁架台(带铁夹)，打点计时器，重物(带纸带夹子)，纸带数条，复写纸片，导线，毫米刻度尺。

除了上述器材外，还必须有学生电源(交流4～6 V)。

四、实验步骤1．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．把纸带的一端在重物上用夹子固定好，另一端穿过打点计时器限位孔，用手竖直提起纸带使重物停靠在打点计时器附近。

3．接通电源，松开纸带，让重物自由下落。

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2 mm，且点迹清晰的一条纸带，在起始点标上0，以后各点依次标1、2、3、…，用刻度尺测出对应下落高度h1、h2、h3、…。

五、数据处理1．求瞬时速度由公式v n＝h n＋1－h n－12T可以计算出重物下落h1、h2、h3、…的高度时对应的瞬时速度v1、v2、v3、…。

2．验证守恒方法一：利用起始点和第n点计算，代入gh n和12v n2，如果在实验误差允许的范围内，gh n＝12v n2，则验证了机械能守恒定律。

方法二：任取两点A、B测出h AB，算出gh AB和⎝⎛12v B2－⎭⎫12v A2的值，如果在实验误差允许的范围内，gh AB＝12v B2－12v A2，则验证了机械能守恒定律。

方法三：图像法，从纸带上选取多个点，测量从第一点到其余各点的下落高度h，并计算各点速度的平方v2，然后以12v2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出12v2-h图线。

若在误差允许的范围内图像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。

六、误差分析1．测量长度时会存在偶然误差，所以测长度时要多测几次，取平均值即可减小此误差。

验证机械能守恒定律一、实验目的验证机械能守恒定律。

二、实验器材铁架台(含铁夹)、打点计时器、学生电源(交流4～6 V)、纸带(数条)、复写纸、导线、毫米刻度尺、重物(带纸带夹)。

突破点(一) 实验原理与操作[例1] 在利用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中，电源的频率为50 Hz ，依次打出的点为0,1,2,3,4，…，n 。

则：(1)如用第2点到第6点之间的纸带来验证，必须直接测量的物理量为____________、____________、____________，必须计算出的物理量为____________、____________，验证的表达式为____________________。

(2)下列实验步骤操作合理的排列顺序是______(填写步骤前面的字母)。

A ．将打点计时器竖直安装在铁架台上B ．接通电源，再松开纸带，让重物自由下落C ．取下纸带，更换新纸带(或将纸带翻个面)重新做实验D ．将重物固定在纸带的一端，让纸带穿过打点计时器，用手提着纸带E ．选择一条纸带，用刻度尺测出物体下落的高度h 1，h 2，h 3，…，h n ，计算出对应的瞬时速度v 1，v 2，v 3，…，v nF ．分别算出12mv n 2和mgh n ，在实验误差允许的范围内看是否相等 [答案] (1)第2点到第6点之间的距离h 26第1点到第3点之间的距离h 13 第5点到第7点之间的距离h 57第2点的瞬时速度v 2 第6点的瞬时速度v 6mgh 26＝12mv 62－12mv 22 (2)ADBCEF[由题引知·要点谨记]1.实验原理的理解[对应第1题] 1两种验证方法①利用起始点和第n 点计算。

代入gh n 和12v n 2，如果在实验误差允许的条件下，gh n ＝12v n 2，则能验证机械能守恒定律。

②任取两点计算A 、B ，测出h AB ，算出gh AB 。

b.算出12v B 2－12v A 2的值。

实验五验证机械能守恒定律1．实验目的验证机械能守恒定律．2．实验原理(如图1所示)通过实验，求出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．图13．实验器材打点计时器、电源、纸带、复写纸、重物、刻度尺、铁架台(带铁夹)、导线两根．4．实验步骤(1)安装器材：将打点计时器固定在铁架台上，用导线将打点计时器与低压电源相连．(2)打纸带用手竖直提起纸带，使重物停靠在打点计时器下方附近，先接通电源，再松开纸带，让重物自由下落，打点计时器就在纸带上打出一系列的点，取下纸带，换上新的纸带重打几条(3～5条)纸带．(3)选纸带：分两种情况说明①若选第1点0到下落到某一点的过程，即用mgh ＝12mv 2来验证，应选点迹清晰，且1、2两点间距离小于或接近2mm 的纸带．②用12mv B2－12mv A2＝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即可．5．实验结论 在误差允许的范围内，自由落体运动过程机械能守恒．6．误差分析(1)测量误差：减小测量误差的方法，一是测下落距离时都从0点量起，一次将各点对应下落高度测量完，二是多测几次取平均值．(2)系统误差：由于重物和纸带下落过程中要克服阻力做功，故动能的增加量ΔE k ＝12mv n2必定稍小于重力势能的减少量ΔE p ＝mgh n ，改进办法是调整安装的器材，尽可能地减小阻力．7．注意事项(1)打点计时器要竖直：安装打点计时器时要竖直架稳，使其两限位孔在同一竖直平面内，以减少摩擦阻力．(2)重物应选用质量大、体积小、密度大的材料．(3)应先接通电源，让打点计时器正常工作，后松开纸带让重物下落．(4)测长度，算速度：计算某时刻的瞬时速度用v n ＝hn ＋1－hn －12T，不能用v n ＝2ghn 或v n ＝gt 来计算．8．验证方案方案一：利用起始点和第n 点计算代入mgh n 和12mv n2，如果在实验误差允许的范围内，mgh n 和12mv 2n 相等，则验证了机械能守恒定律．方案二：任取两点计算(1)任取两点A 、B ，测出h AB ，算出mgh AB .(2)算出12mv B2－12mv A2的值． (3)在实验误差允许的范围内，若mgh AB ＝12mv B2－12mv A2，则验证了机械能守恒定律． 方案三：图象法从纸带上选取多个点，测量从第一点到其余各点的下落高度h ，并计算各点速度的平方v 2，然后以12v 2为纵轴，以h 为横轴，根据实验数据作出12v 2－h 图象．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．命题点一 教材原型实验例1 (2018·扬州中学5月模拟)用落体法验证机械能守恒定律，器材安装如图2.图2(1)请指出图中的错误及不妥之处(至少写出两处)①________________________________________________________________________； ②________________________________________________________________________.(2)改进实验中错误及不妥之处后，打出如图3所示一条纸带．已知打点计时器所接电源频率为50Hz ，根据纸带所给数据，打C 点时重物的速度为________m/s.(结果保留三位有效数字)图3(3)某同学选用两个形状相同、质量不同的重物a 和b 进行实验测得几组数据，画出v22－h 的图象如图4所示，求出图线的斜率k ，由图象可知a 的质量m 1______b 的质量m 2(选填“大于”或“小于”)．图4(4)通过分析发现造成k 2值偏小的原因是实验过程中存在各种阻力，已知实验所用重物的质量m 2＝0.052kg ，当地重力加速度g ＝9.78m/s 2，求出重物所受的平均阻力F f ＝________N. 答案 (1)①使用的是直流电源 ②重物离打点计时器太远 ③没有从上方提着纸带，而是用手托着重物(2)2.25 (3)大于 (4)0.0312变式1 (2018·泰州中学月考)在用打点计时器“验证机械能守恒定律”的实验中，使质量为m ＝1.00kg 的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带如图5所示．O 为第一个点，A 、B 、C 为从合适位置开始选取连续点中的三个点．已知打点计时器每隔0.02s 打一个点，当地的重力加速度为g ＝9.80m/s 2，那么：图5(1)根据图中的数据，应取图中O 点到________点的过程来验证机械能守恒定律；(2)从O 点到(1)问中所取的点，重物重力势能的减少量ΔE p ＝________J ，动能增加量ΔE k ＝________J(结果均保留三位有效数字)；(3)若测出纸带上所有各点到O 点之间的距离，根据纸带算出各点的速度v 及物体下落的高度h ，则以v22为纵轴，以h 为横轴画出的图象是下图中的________．答案 (1)B (2)1.88 1.84 (3)A命题点二 实验方案的创新例2 (2018·扬州市一模)某同学利用如图6所示的实验装置“验证机械能守恒定律”．将气垫导轨固定在水平桌面上，调节旋钮使其水平．在气垫导轨的左端固定一光滑的定滑轮，在B 处固定一光电门，测出滑块及遮光条的总质量为M ，将质量为m 的钩码通过细线与滑块连接．打开气源，滑块从A 处由静止释放，宽度为b 的遮光条经过光电门的挡光时间为t ，取挡光时间t 内的平均速度作为滑块经过B 处的速度，A 、B 之间的距离为d ，重力加速度为g .图6(1)调整光电门的位置，使得滑块通过B 点时钩码没有落地．滑块由A 点运动到B 点的过程中，系统动能增加量ΔE k 为________，系统重力势能减少量ΔE p 为________．(以上结果均用题中所给字母表示)(2)若实验结果发现ΔE k 总是略大于ΔE p ，可能的原因是________．A ．存在空气阻力B ．滑块没有到达B 点时钩码已经落地C ．测出滑块左端与光电门B 之间的距离作为dD ．测出滑块右端与光电门B 之间的距离作为d答案 见解析解析 (1)滑块通过光电门B 速度为：v B ＝b t；滑块从A 处到达B 处时m 和M 组成的系统动能增加量为：ΔE k ＝12(M ＋m )(b t )2＝(M ＋m )b 22t 2； 系统的重力势能减少量可表示为：ΔE p ＝mgd .(2)若存在空气阻力，则有ΔE k 总是略小于ΔE p ，故A 错误；滑块没有到达B 点时钩码已经落地，拉力对滑块做的功会减小，ΔE k 应小于ΔE p ，故B 错误；将滑块左端与光电门B 之间的距离作为d ，钩码下落的高度算少了，ΔE k 将大于ΔE p ，故C 正确；将滑块右端与光电门B 之间的距离作为d ，钩码下落的高度算多了，ΔE k 将小于ΔE p ，故D 错误．例3 (2016·江苏单科·11)某同学用如图7所示的装置验证机械能守恒定律．一根细线系住钢球，悬挂在铁架台上，钢球静止于A 点，光电门固定在A 的正下方，在钢球底部竖直地粘住一片宽度为d 的遮光条．将钢球拉至不同位置由静止释放，遮光条经过光电门的挡光时间t 可由计时器测出，取v ＝d t作为钢球经过A 点时的速度．记录钢球每次下落的高度h 和计时器示数t ，计算并比较钢球在释放点和A 点之间的势能变化大小ΔE p 与动能变化大小ΔE k ，就能验证机械能是否守恒．图7(1)用ΔE p ＝mgh 计算钢球重力势能变化的大小，式中钢球下落高度h 应测量释放时的钢球球心到________之间的竖直距离．A ．钢球在A 点时的顶端B ．钢球在A 点时的球心C ．钢球在A 点时的底端(2)用ΔE k ＝12mv 2计算钢球动能变化的大小，用刻度尺测量遮光条宽度，示数如图8所示，其读数为________cm.某次测量中，计时器的示数为0.0100s ，则钢球的速度为v ＝________m/s.图8(3)下表为该同学的实验结果：ΔE p (×10－2J)4.892 9.786 14.69 19.59 29.38 ΔE k (×10－2J)5.04 10.1 15.1 20.0 29.8他发现表中的ΔE p 与ΔE k 之间存在差异，认为这是由于空气阻力造成的．你是否同意他的观点？请说明理由．(4)请你提出一条减小上述差异的改进建议．答案 (1)B (2)1.50 1.50 (3)不同意 理由见解析(4)见解析解析 (1)钢球下落高度h ，应测量释放时钢球球心到钢球在A 点时的球心之间的竖直距离，故选B.(2)遮光条的宽度d ＝1.50cm ，钢球的速度v ＝d t＝1.50m/s (3)不同意，因为空气阻力会造成ΔE k 小于ΔE p ，但表中ΔE k 大于ΔE p .(4)分别测出光电门和球心到悬点的长度L 和l ，计算ΔE k 时，将v 折算成钢球的速度v ′＝l Lv . 变式2 (2018·徐州市考前模拟)某实验小组利用如图9装置来验证机械能守恒定律．在气垫导轨上固定两个光电门，光电门连接数字毫秒计，滑块上固定宽度为d 的遮光条．把导轨的右端垫高，测出倾角为θ.已知当地重力加速度为g .图9(1)实验时，将滑块从某处由静止释放．滑块遮光条通过某光电门的时间Δt ，则滑块通过光电门的瞬时速度为________．(2)若通过光电门1和2的速度分别为v 1和v 2，还需要测量________(并给这个物理量赋予字母)，满足表达式________，说明机械能守恒．(3)完成(2)问所述测量，将滑块从________(选填“同一”或“不同”)位置释放，测出滑块经过光电门1、2的速度v 1、v 2.以v 12为横坐标，以v 22为纵坐标，把所得的实验数据描点，得到一条斜率为________、截距为________的图线，说明机械能守恒．答案 (1)d Δt(2)两光电门间的距离L 2gL sin θ＝v 22－v 12 (3)不同 1 2gL sin θ 变式3 (2018·淮安中学期中)用如图10实验装置验证m 1、m 2组成的系统机械能守恒．m 2从高处由静止开始下落，m 1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律．图11给出的是实验中获取的一条纸带：0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出)，计数点间的距离如图所示．已知m 1＝80g ，m 2＝120g ，则：(g 取9.8m/s 2，所有结果均保留三位有效数字)图10图11(1)在纸带上打下计数点6时的速度v ＝________m/s ；(2)在打点0～6过程中系统动能的增量ΔE k ＝______J ，系统重力势能的减少量ΔE p ＝_____J ；(3)若某同学作出12v 2－h 图象如图12(v 、h 分别是纸带上某点对应的速度和上升高度)，则当地的实际重力加速度为________m/s 2.图12答案 (1)1.14 (2)0.130 0.134 (3)9.641．(2018·南通市等七市三模)用图13甲所示的“实验装置验证机械能守恒定律”．气垫导轨上A 处安装了一个光电门，滑块上固定一遮光条，滑块用绕过气垫导轨左端定滑轮的细线与钩码相连，每次滑块都从同一位置由静止释放，释放时遮光条位于气垫导轨上B 位置的上方．图13(1)某同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d ，如图乙所示，则d ＝________mm.(2)实验中，接通气源，滑块静止释放后，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间为t ，测得滑块(包括遮光条)质量为M ，钩码质量为m ，A 、B 间的距离为L .在实验误差允许范围内，钩码减小的重力势能mgL 与__________(用直接测量的物理量符号表示)相等，则机械能守恒．(3)下列不必要的一项实验要求是________(请填写选项前对应的字母)．A ．滑块必须由静止释放B ．应使滑块(包括遮光条)的质量远大于钩码的质量C ．已知当地重力加速度D ．应使牵引滑块的细线与气垫导轨平行(4)分析实验数据后发现，系统增加的动能明显大于钩码减小的重力势能，原因是___________ _________________________________________________________________________.答案 (1)2.75 (2)(m ＋M )d 22t 2 (3)B (4)气垫导轨右端偏高2．(2018·南京市学情调研)“验证机械能守恒定律”的实验装置如图14所示．图14(1)甲同学按照正确的实验步骤操作后，选出一条纸带如图15所示，其中O 点为打点计时器打下的第一个点．从纸带上A 点开始每隔一个计时点取一个计数点，取得两个计数点B 和C .该同学用刻度尺测得OA ＝9.62cm ，OB ＝15.89cm ，OC ＝23.64cm.已知打点计时器每隔0.02s 打一个点，重物的质量为1.00kg ，取g ＝9.80m/s 2.在OB 段运动过程中，重物重力势能的减少量ΔE p＝________J；重物的动能增加量ΔE k＝______J；(结果均保留三位有效数字)图15(2)乙同学利用该实验装置测定当地的重力加速度．他打出了一条纸带后，利用纸带测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h，算出了各计数点对应的速度v，以h为横轴，以12v2为纵轴画出了如图16所示的图线．图线明显偏离原点，若测量和计算都没有问题，其原因可能是________．图16乙同学测出该图线的斜率为k，如果阻力不可忽略，则当地的重力加速度g________k(选填“大于”“等于”或“小于”)．答案(1)1.56 1.54 (2)先释放的重物，再接通的打点计时器电源大于3．(2018·沛县中学调研)如图17是“验证机械能守恒定律”的实验．小圆柱由一根不可伸长的轻绳拴住，轻绳另一端固定．将轻绳拉直至水平后由静止释放．在最低点附近放置一组光电门，测出小圆柱运动到最低点的挡光时间Δt，再用游标卡尺测出小圆柱的直径d，重力加速度为g.则：图17(1)测出悬点到圆柱重心的距离l，若等式gl＝________成立，说明小圆柱下摆过程机械能守恒；(2)若在悬点O安装一个拉力传感器，测出绳子上的拉力F，则验证小圆柱做圆周运动在最低点向心力的公式还需要测量的物理量是________________________(用文字和字母表示)，若等式F ＝______________________成立，则可验证小圆柱做圆周运动在最低点向心力的公式．答案 (1)d22(Δt )2 (2)小圆柱的质量mmg ＋m d2l (Δt )2 解析 (1)根据机械能守恒定律应有mgl ＝12mv 2，其中v ＝d Δt ，解得gl ＝12(d Δt )2＝d22(Δt )2 (2)根据牛顿第二定律有F －mg ＝mv2l ＝m (d Δt )2l ，解得F ＝mg ＋m d2l (Δt )2，可见还需要测量小圆柱的质量m ，才能求出绳子的拉力．4.(2018·扬州中学月考)某同学利用如图18所示装置来研究机械能守恒问题，设计了如下实验．A 、B 是质量均为m 的小物块，C 是质量为M 的重物，A 、B 间由竖直轻弹簧相连，A 、C 间由轻质细绳相连．在物块B 下放置一压力传感器，重物C 下放置一速度传感器，压力传感器与速度传感器相连．当压力传感器示数为零时，就触发速度传感器测定此时重物C 的速度．整个实验中弹簧均处于弹性限度内，重力加速度为g .实验操作如下：图18(1)开始时，系统在外力作用下保持静止，细绳拉直但张力为零．现释放C ，使其向下运动，当压力传感器示数为零时，触发速度传感器测出C 的速度为v .(2)在实验中保持A 、B 质量不变，改变C 的质量M ，多次重复第(1)步．①该实验中，M 和m 大小关系必需满足M __________m (选填“小于”“等于”或“大于”)． ②为便于研究速度v 与质量M 的关系，每次测重物的速度时，其已下降的高度应________(选填“相同”或“不同”)．③根据所测数据，为得到线性关系图线，应作出________(选填“v 2－M ”“v 2－1M”或“v 2－1M ＋m”)图线． ④根据③问的图线知，图线在纵轴上截距为b ，则弹簧的劲度系数为________(用题给的已知量表示)．答案 (2)①大于 ②相同 ③v 2－1M ＋m ④4mg2b解析 (2)①根据题意，确保压力传感器的示数为零，因此弹簧要从压缩状态到伸长状态，那么C 的质量M 要大于A 的质量m .②刚要释放C 时，弹簧处于压缩状态，mg ＝k ·Δx 1压力传感器示数刚好为零时，弹簧的拉力为F ＝mg ＝k ·Δx 2，因此弹簧的形变量为Δx ＝Δx 1＋Δx 2＝mg k ＋mg k ＝2mg k，不论C 的质量如何变化，要使压力传感器示数为零，则A 上升高度Δx ＝2mg k，C 下降高度为Δx ，故C 下降高度相同． ③选取A 、C 及弹簧为系统，根据机械能守恒定律，则有：(M －m )g ·2mg k ＝12(M ＋m )v 2， 整理得，v 2＝－8m2g2k ·1M ＋m ＋4mg2k， 为得到线性关系图线，因此应作出v 2－1M ＋m图线． ④由上述表达式可知，4mg2k ＝b ，解得k ＝4mg2b.。

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：mgh= mv2，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，实验装置如图所示。

测定第n点的瞬时速度的方法是：测出第n点的相邻前、后两段相等时间T内下落的距离s n和s n+1，由公式v n= ，或由v n= 算出，如图所示。

[实验器材]铁架台（带铁夹），打点计时器，学生电源，导线，带铁夹的重缍，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h1、h2、h3……。

6．应用公式v n= 计算各点对应的即时速度v1、v2、v3……。

7．计算各点对应的势能减少量mgh n和动能的增加量mv n2，进行比较。

[注意项事]1．打点计时器安装时，必须使两纸带限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力。

2．选用纸带时应尽量挑第一、二点间距接近2mm的纸带。

3．因不需要知道动能和势能的具体数值，所以不需要测量重物的质量。

[例题]1．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50Hz。

查得当地的重加速度g=9.80m/s2，测得所用的重物的质量为1.00kg。

实验中得到一条点迹清晰的纸带，把第一个点记作O，另连续的4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62.99cm、70.18cm、77.76cm、85.73cm。

《验证机械能守恒定律》知识全解【教学目标】1．理解验证机械能守恒定律的原理。

会设计实验方案，确定需要检测的物理量，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。

3．树立实事求是的科学态度，培养认真严谨的科学精神。

【内容解析】1．实验原理用研究物体自由下落的运动来验证机械能守恒定律的实验原理是：忽略空气阻力，自由下落的物体在运动过程中机械能守恒，即动能的增加等于重力势能的减少。

具体地说：①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，由计算得出：212mv mgh =，机械能守恒定律即被验证。

②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v A ，再测出物体由A 点下落△h 后经过B 点的速度v B ，则在误差允许范围内，由计算得出，22B A 1122mv mv mg h -=△，机械能守恒定律即被验证。

2．操作步骤实验时，可按以下步骤进行：①用天平称出重物的质量；②把打点计时器固定到桌边的铁架台上；③把打点计时器接到低压交流电源上；④把纸带固定到重物上，并把纸带穿过打点计时器，提升到一定高度；⑤接通电源，释放纸带；⑥断开电源，调整纸带，重做两次；⑦拆掉导线，整理仪器；⑧用毫米刻度尺测出计数点间的相关距离，记录数据，并计算出结果，得出结论。

3．纸带的选取关于纸带的选取，我们分两种情况加以说明： ①用212mv mgh =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。

由于第一点应是重物做自由落体运动开始下落的点，所以应选取点迹清晰且第1、2两点间的距离接近2mm 的纸带。

②用22B A 1122mv mv mg h -=△验证：这是回避起始点，在纸带上选择后面的某两点验证机械能守恒定律的方法。