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高一物理 验证机械能守恒定律精品课件 新人教版

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人教版高中物理必修第二册：实验：验证机械能守恒定律【精品课件】

人教版高中物理必修第二册：实验：验证机械能守恒定律【精品课件】

甲
乙
2.在“用自由落体法验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器所接交流
电频率为50 Hz，当地重力加速度g取9.8 m/s2。实验选用重锤质量为m，O是
打下的第1点，从所打纸带中选择一条合适的纸带如图所示。
（1）此纸带第1、2点间的距离接近 2 mm （结果取1位有效数字）。
（2）纸带上连续的点A、B、C、D至第1点O的距离如图所示，则重锤从O运

+mgh = +mgh



2
1

2.计算重物在某两点间的动能变化和势能变化是否满足





− =mgh1-mgh2
案例1研究自由下落物体的机械能
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．
实验装置：
实验步骤：
(2)滑块下滑过程中不可避免地要克服阻力做功,从而导致动能的变化量略小于对应的
重力势能的变化量。
注意事项：
(1)气垫导轨的轨面不许敲、碰,如果有灰尘污物,可用棉球蘸酒精擦净。
(2)适当增大两个光电门之间的距离。
(3)滑块内表面光洁度很高,严防划伤,更不容许掉在地上。
(4)实验时保持气垫导轨的气流通畅,只有气轨喷气,才可将滑块放在气轨上面;实验完
1 2 (2−1)
1 2

=
ℎ，所以

2
1+2
2
g=9.7 m/s2。
− ℎ图像的斜率为
，整理也得到
(2−1)
5.82
，
即有
=
1+2
2 1.20
m/s 2 ， Байду номын сангаас得

人教版高一物理必修第二册机械能守恒定律(共18张PPT)

人教版高一物理必修第二册机械能守恒定律(共18张PPT)
（2）他所能到达的最大离地高度为多少（场地足够高）？
（3）若从B高台开始下滑，为能到达A高台，此人下滑的最小速度为多少？
课堂练习
1.(多选)下列过程中，在不计空气阻力的情况下机械能守恒 的是( ) A.物体做自由落体运动 B.用轻绳系一小球，给小球一初速度，使小球以另一端为 圆心，在竖直面内做圆周运动，小球在做圆周运动的过程 中 C.自由下落的炸弹在空中爆炸 D.物体以一定的初速度冲上光滑的斜面
第八章 第四节 机械能守恒定律
前面我们学习了重力势能、弹性势能和动能，它们分 别有怎样的特点？与做功分别有怎样的关系？
[情境展示] 图片中展示的各种运动过程，是什么力做功？有哪些
能量参与了转化？
小孩荡秋千
瀑布
蹦极
蹦床
一、动能与势能的相互转化
1.机械能概念：物体的动能和势能之和称为物体的机械能。 机械能包括动能、重力势能和弹性势能。通过做功，机 械能可以从一种形式转化为另一种形式。 2.计算公式：E=Ek+Ep 3.机械能是标量 4.具有相对性(需要设定零势能面)
二、追寻守恒量
钢球用细线悬起，请一个同学靠近将钢球拉至同学鼻子处释放， 摆回时，观察钢球所能达到的高度。将小钢球换成塑料球再做， 观察现象。
钢球所能达到的高度与初始高度基本相同， 说明什么问题？
二、追寻守恒量 DIS实验
三、机械能守恒定律
请以物体沿光滑曲面滑下为例，推导动能与势能 的相互转化是否存在某种定量的关系。
[例题2]质量为25kg的小孩坐在秋千上，小孩离栓绳子的横梁2.5m，如果秋千摆
与其当一辈子乌鸦，莫如当一次鹰。
到最高点时，绳子与竖直方向的夹角是60°，当秋千板摆到最低点时（不计空气 由静止释放到最低点，弹簧的长度也等于L(在弹性限度内)，这时A、B两球在最低点的速度分别为vA和vB，则( )

新人教版高中物理必修一第一章第三节机械能守恒定律(ppt38张)

新人教版高中物理必修一第一章第三节机械能守恒定律(ppt38张)
vs1s2 2s 2v1v2 t1t2 s s v1v2 v1 v2
根据x-t图像描述质点的运动情况：
a线：0时刻，质点在
x/m
x0=10 m处， 沿正方向
30
a b 做匀速直线运动。
20
b线： 1s末，质点在
10
0
t/s
x0= 0位置，沿正方向 做匀速直线运动。
123
O 10 20 30 40
• 10、人的志向通常和他们的能力成正比例。2021/3/182021/3/182021/3/183/18/2021 9:20:15 AM • 11、夫学须志也，才须学也，非学无以广才，非志无以成学。2021/3/182021/3/182021/3/18Mar-2118-Mar-21 • 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。2021/3/182021/3/182021/3/18Thursday, March 18, 2021 • 13、志不立，天下无可成之事。2021/3/182021/3/182021/3/182021/3/183/18/2021
(1)、任一时刻所对应的 瞬时速度
(2)、任意一段时间间隔 内的位移。
t/s
0
5 10 15
（图中阴影面积的大小表示作匀加速直 线运动的物体在5～10秒间隔内的位移 ）
例题：
V/(m/s)
A
如图A、B两个物体由同
一地点沿相同方向做直线 20
运动的V—t图，由图可知
ABD
10
B
A、AB同时出发 B、第5s末A、B速度相 等 C、第5s末A、B相遇 D、第10s末A、B相遇
不是
平均速度=位移/时间 平均速率=路程/时间
在单向直线运动中

人教版(新教材)高中物理必修2：第5节 实验：验证机械能守恒定律ppt课件

人教版(新教材)高中物理必修2：第5节 实验：验证机械能守恒定律ppt课件

解析 (1)该实验是验证机械能守恒定律的实验。因为我们知道自由落体运动只 受重力，机械能就守恒。如果把物体的运动看成自由落体运动，再运用自由落 体的规律求解速度，那么就不需要验证，其中A、B、C三项都是运用了自由落 体的运动规律求解的，故A、B、C错误，D正确。 (2)利用匀变速直线运动的规律得，打点4的速度
方案一：利用起始点和第 n 点计算，代入 ghn 和12v2n，如果在实验误差允许的范围内，
ghn＝12v2n，则验证了机械能守恒定律。
方案二：任取两点计算。 先任取两点 A、B 测出 hAB，算出 ghAB。 再算出12v2B－12v2A的值。 如果在实验误差允许的范围内，ghAB＝12v2B－12v2A，则验证了机械能守恒定律。 方案三：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，绘出12v2－h 图线，若 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。
小。
探究1 科学探究之实验操作及结果分析
【例1】 在利用打点计时器“验证机械能守恒定律”的实验中，实验装置如图甲 所示。
甲
(1)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。某小组的 同学利用实验得到了所需纸带，共设计了以下四种测量方案，其中正确的是________； 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，计算出瞬时速度 v，并通过 h＝2vg2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，计算出瞬时速度 v。

人教版高一物理必修二7.8《机械能守恒定律》课件(共33张ppt)

人教版高一物理必修二7.8《机械能守恒定律》课件(共33张ppt)

m A v= 10m/s h=10m
E=Ek+Ep =300J
2020/5/16
7
探究二：机械能之间的互相转化
2020/5/16
8
极 限 运 动 蹦 极
2020/5/16
9
08
奥 运 蹦 床 冠 军 何 雯 娜
2020/5/16
10
二、机械能之间可以互相转化
1、重力势能和动能之间可以互相转化
为L，最大偏角为θ。 L
小球运动到最底位
置时的速度是多大？ F
A
L·cosθ C
L Lcos
L(1 cos )
h
G
O
2020/5/16
28
L cos
解： 以最低点为零势能面
A
最高点的A机械能为 E1 mgL(1 cos )
C h
O
最低点的O机械能为
E2
1 2
mv
2
L(1 cos )
只有重力做功，机 械能守恒，得：
mgh1
1 2
mv12
mgh2
1 2
mv22
守恒式
注意零势面选取
（2）物体（或系统）减少的势能等于物 体（或系统） 增加的动能
EP减 EK增
转化式
关注初、末状态动能和 势能的变化量
2020/5/16
16
3、机械能守恒定律成立条件的理解
(1)系统内，只有重力和弹簧弹力做 功.（除重力和弹簧弹力以外的力不做 功或做功的代数和为零）
WG
1 2
mv22
1 2
mv12
由重力做功与重 力势能的关系得
WG mgh1 mgh2
由以上两式得

新教材《机械能守恒定律》PPT精美版人教版1

新教材《机械能守恒定律》PPT精美版人教版1

(2)下列实验步骤操作合理的排列顺序是_A_D__B_C_E__F(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，用刻度尺测出重物下落的高度 h1、h2、h 3、…、hn，计算出对应的瞬时速度 v1、v2、v3、…、vn
_____点__1__到__点__3__之__间__的___________________________、 ___距__离___h_13___点___5_到__点___7_之__间__的__距__离___h_5_7 _____________，必 须计算出的物理量为打__下__点___2_时___纸__带__的__瞬__时__速__度__v_2__________、 打__下__点__6__时__纸__带__的__瞬__时__速__度__v，6 验证的表达式为_m__g_h_26_＝__12．mv26－12mv22
(2)实验操作顺序为 ADBCEF.
变式训练 1
利用如图所示装置进行验证机械能守恒定律的实验时，需要 测量重物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．用刻度尺测出重物下落高度 h，并测出下落时间 t，通过 v＝gt 计算出瞬时速度 v.
度，测算出瞬时速度 v.
(1)以上方案中只有一种最合理，最合理的是__D______．(填 入上述方案相应的字母)
(2)要使该实验误差尽量小，下列注意点正确的是__A__B___ _．(填入相应的字母)
A．使ห้องสมุดไป่ตู้物的质量越大越好，但悬挂时不能拉断纸带 B．选用电火花计时器比电磁打点计时器更好，可减小阻力 的影响

《机械能及其守恒定律(探究弹性势能的表达式)》人教版必修高一物理精选PPT课件


巩固练习 4、已知物体质量为m，用一劲度系数为k的弹簧将 其缓慢的拉离地面h高处，则拉力做的功为多少？
x
W拉 Ep E弹
h
练习 多项
关于弹性势能，下列说法中正确的是：
A、任何发生弹性形变的物体都具有弹
性势能
B、任何具有弹性势能的物体，都一定
是发生了弹性形变
C、物体只要发生形变就一定有弹性势
能
二、探究弹性势能的表达式
2、弹簧的弹性势能与弹力所做的功有什么关系？（类 比、进一步建构功能关系思想）
弹力做功引起弹性势能发生变化
a 、弹力做负功 b 、弹力做正功
弹性势能增加 弹性势能减小
功是能量转换的量度
二、探究弹性势能的表达式
功是能量转化的量度，拉力对弹簧做 功会引起弹簧的弹性势能的变化。
W弹 =－Ep
1 2
kx12
1 2
kx22
例1
一竖直弹簧下端固定于水平地面上，小球
从弹簧的正上方高为h的地方自由下落
到弹簧上端，如图所示，经几次反弹以
后小球最终在弹簧上静止于某一点A处。
分析弹簧的弹性势能与小球动能的变化 情况
例2
如图所示，表示撑杆跳运动的几个阶段：助跑、撑杆起跳、 越横杆。试定性地说明在这几个阶段中能量的转化情况。
t
v
v
t
oo
t
微元法
弹力做功的计算方法
F
F
o
lo
l
F
F
klolo来自l l1在F
l
图象中： W
S面积
k 2
l
l
4、弹簧的弹性势能的表达式
说明：
E弹
1 2
kx2

人教版高一物理必修2：7.9实验：验证机械能守恒定律(共22张PPT)


为什么图象 通过原点？
gh
=
1 2
v
2
1 2
v
2
0
该图象的 斜率表示
什么？
h
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接通电源，再松开纸带，让 重物自由下落。
3、更换纸带，重复几次。
45、、选比择较合12适mv的n2和纸m带gh，n 处理是数否据相。等计算vn及对应动能
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问题导学4'
h
纸带上的第一个点为计时起点0 （起始点的速度应
该为零，即打点计时器在纸带上打下第一个点时纸 带刚开始下落）。
纸带上的头两个点间的距离应接近2mm。 可以回避起始点吗（即处理纸带时可以不用到起始点吗）?
A
Δh
B
我们可以选取A、B两点，比较它们的机械能EA 和EB。若以点B为0 势能点，则有：
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《机械能及其守恒定律(探究功与物体速度变化的关系)》人教版必修高一物理精选PPT课件


若为直线，则W与v2成正比
若为曲线为什么不做
……
W-
1
v
图?
……
数据处理
Wv /(0m.8/0s)
1 1.10 2 1.28 3 1.53 4 1.76 5 1.89 60 0
（电火花计时器）
W-v图
为什么图象会通过原点?
数据处理
W v2/(m2·s -2)
0
0
1 0.64
2 1.21
3 1.64
依次类推，并联三条、四条……橡皮筋，且拉伸的长度都一样，做 的功为3W、4W……
解决方案
皮筋做功W 速度变化V 之间的关系
思考: 小车在平衡摩擦力f之后，在皮筋弹力作用下 的运动性质如何？
AB
C
D
E
F
G
思考
小车在木板上做什么性质的运动？ 先加速后匀速再减速
我们要取的速度是哪个阶段的速度？ 这个速度该如何测量？
D、利用弹簧秤测量对小车的拉力F，利用直尺测量小车在力作用下移动的距离s，便可以求出每次实验中力对小车做的 功，可控制为W、2W、3W ……
课堂练习
3、在本实验中，小车在运动中会受到阻力作用，这样，在小车沿木板滑行的过程中，除橡 皮筋对其做功以外，还有阻力做功，这样便会给实验带来误差，我们在实验中想到的办
6、纸带上的点并不是均匀的，应该选用点迹均匀的部分来确定小车 的速度。
实验小结
实验目标 ： 探究功与速度变化的关系．
实验器材 ：
长木板、橡皮筋(若干)、小车、打点计时器、橡皮
筋、电源、导线、刻度尺、木板．
注意事项：
1．橡皮筋的选择． 2．平衡摩擦力．
3．误差分析．
4．橡皮筋的条数．

人教版必修二 7.9 实验：验证机械能守恒定律 课件(62张)


1 2
mv2B
× 11 ×0.97252
2
J≈0.47
J
(4)重物减小的重力势能总是略大于重物增加的动能,
这是因为重物下落过程中受到阻力,因为每次实验重物
下落过程中都受到阻力,使减小的重力势能总是略大于
增加的动能,所以这种误差是系统误差。 (5)因为mgh=1 mv2,所以v2=2gh;则v2-h图线的斜率为
次点,做自由落体运动的物体在最初0.02 s内下落的距
离h1=
1 gt2=
2
1 ×9.8×0.022
2
m≈0.002
m=2
mm,所以
若纸带第一、二两点间的距离接近2 mm,就意味着重物
是在打第一个点的瞬间开始下落的,从而满足本次实验
的前提条件(打第一个点时物体的初速度为零,开始做
自由落体运动)。
3.在得到的实验数据中,大部分同学得到的结论是:重
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 靠近打点计时器的位置。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:选取点迹较为清晰且有两点间的距离约为 2 mm的纸带,把纸带上打出的两点间的距离为2 mm的第 一个点作为起始点,记作0,在距离0点较远处再依次选 出计数点1、2、3… 4.测距离:用刻度尺测出0点到1、2、3…的距离,即为 对应下落的高度h1、h2、h3…
(3)若质量m=1 kg的重物自由下落,在纸带上打出一系 列的点如图所示,O为第一个点,A、B、C为相邻的点,相 邻计数点的时间间隔为0.02 s,长度单位是cm,g取 9.8 m/s2,求从点O到打下计数点B的过程中,物体重力 势能的减少量ΔEp=________J,动能的增加量ΔEk= ________J。(结果均保留两位有效数字)
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开始下落起至B点重锤的重力势能减小了 6.88J ,由
此可得结论 在误差允许范围内动能的增加量
.
等于重力势能的减小量
OA B
62.99 70.18
C
77.7精6选ppt
D
85.73
cm
（3）根据纸带给出的相关各点的速度v，量出下落 距离h，则以v2/2为纵轴，以h为横轴作出图像应是下 图中的 C .
验证机械能守恒定律
精选ppt
实验目的: 验证机械能守恒定律。
当物体实自验由原下理落: 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 1 mv2
2
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。
计时器记录下滑已知滑块（含遮光板）质量
为M、钩码质量为m、两光电门间距为s、遮光板宽度
为L、当地的重力加速度为g。
显示屏
遮光板
光电门1
光电门2
00.0
滑块
ab
光电门 甲 光电计时器 气垫精导选p轨pt
乙
（1）用游标卡尺测量遮光板宽度，刻度如图丙所
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sn和sn+1，
由公式
vn
sn
sn1 2T
，或由
vn
dn1 dn1 2T
算出,如图所示。 O
n
dn-1
sn
d精选nppt dn+1
sn+1
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:
精选ppt
例1．用落体法验证机械能守恒定律的实验中
（1）运用公式 mgh 1 mv2 时对实验条件的要求是
① 不计阻力
2
；②
物体自由下落
．
（2）若实验中所用重锤的质量为m=1kg，打点纸
带如图所示，图中分别标出了点A、B、C、D到第一
个点O点的距离, 且打点间隔为0.02s，则记录B点时，
重锤的速度vB= 3.69m/s ,重锤的动能Ek= 6.82J ,从
AB
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。
精选ppt
（2）为提高实验结果的准确程度。某小组同学对此实 验提出如下建议： 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。 以上建议中对提高准确程度确实有作用的是__①__③___。 （3）写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： __例__如__：__对__同__一__高__度__多__次__测__量__求__平__均__值__、__选__取__受__力__后___ __伸__长__尽__量__小__的__绳__子__等__，___。
实验中得到一条点迹清晰的纸带，如图所示，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 62.99cm 、 70.18cm 、 77.76cm 、 85.73cm 。 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 7.J8,动能的增加量等于
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
h1、h2、h3……。
6．应用公式
vn
hn1 hn1 2T
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mghn和动能的增加量 1/2mvn2，进行比较。
精选ppt
注意事项: 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 测量重锤的质量。
J7。.6（取2
位有效数字）
O
AB
C
D
精选ppt
例3、如图所示，两个质量各为m1和m2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m1＞ m2。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,则需测量的物理量有 ①__②__或__①__③__，。
①物块的质量m1、m2；
示，读数为____5_.7_0____mm；
（2）计算滑块先后通过两个光电门时的瞬时速度
的表达式为：(用题中给定字母表示)
L
L
v1＝______t_1 ____、 v2 ＝_____t 2______；
（3）本实验中，用题中给定字母表示验证机械能守恒
的表达式为
。01 2
mgs
1 2
M
m
L t2
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，竖直提起纸带使 重锤停靠在打点计时器附近，纸带上端用夹 子夹住。
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。
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5．在打好点的纸带中挑选第一、二两点间的距离接近
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2
2
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2
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h
h
h
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0A
0B
0C
0D
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例2.（1）在用打点计时器验证物体自由下落过程
中机械能守恒实验里，以下哪些必要的？请把它们选
出来，并将它们的字母代号按操作顺序填在后面横线
空白处：
EBCA
。
A．断开电源，取下纸带进行测量、记录
B．将纸带固定在重锤上, 并把它穿过打点计时器,
提升到一定高度
C．接通电源，待打点计时器工作稳定后释放纸带
上重锤自由下落
D．用天平测出的重锤的质量
E．把打点计时器固定在支架上，并接在交流低
压电源两端
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（2）在“验证机械能守恒定律”的实验中，已知
打点计时器所用的电源的频率为50Hz，查得当地的
重力加速度为10m/s2，实验所用的重物质量为1.0kg，
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例4、与打点计时器一样，光电计时器也是一种研究
物体运动情况时的常用计时仪器，如图甲所示，a、b
分别是光电门的激光发射和接收装置。
现利用如图乙所示的装置验证机械能守恒定律。方法
是：在滑块上安装一遮光板，把滑块放在水平放置的
气垫导轨上，通过跨过定滑轮的细绳与钩码相连，连
接好1、2两个光电门，在图示位置释放滑块后，光电