PAGE实验：验证机械能守恒定律一、学习目标1．理解实验的设计思路．明确实验中需要直接测量的物理量．2．知道实验中选取测量点的有关要求，会根据纸带测定物体下落的高度，掌握测量瞬时速度的方法．3．能正确进行实验操作，分析实验数据得出结论，能定性分析产生误差的原因．二、知识要点1．实验目的：:验证机械能守恒定律．2．实验原理：做自由落体运动的物体下落的高度为h时速度为v，则物体的重力势能减少量为mgh，动能增加量为eq\f(1,2)mv2，如果mgh＝eq\f(1,2)mv2，即gh＝eq\f(1,2)v2，就验证了机械能守恒定律．3．实验器材：铁架台(带铁夹)、电磁打点计时器、重锤(带纸带夹子)、纸带、复写纸、导线、毫米刻度尺、低压交流电源(4～6V).4．实验步骤：(1)安装；(2)接电源，打纸带；(3)选纸带；(4)数据测量.5．做本实验需要考虑的问题：(1)重物下落的过程中除受重力外，还受到哪些阻力？怎样减小这些阻力对实验的影响？(2)重物下落时最好选择哪两个位置作为过程的开始和结束的位置？(3)本实验中用的重锤，质量大一些好还是小一些好？为什么？(4)质量是否为本实验必须测量的量？6．数据处理(1)利用公式vn＝eq\f(hn＋1－hn－1,2t)，计算出点1、点2、点3…的瞬时速度v1、v2、v3….(2)要验证的是eq\f(1,2)mv2＝mgh或eq\f(1,2)mv22－eq\f(1,2)mv12＝mgΔh，只需验证eq\f(1,2)v2＝gh或eq\f(1,2)v22－eq\f(1,2)v12＝gΔh，因此不需要测量重物的质量m.7．实验注意事项(1)打点计时器安装要稳固，并使两限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力．(2)应选用质量和密度较大的重物，增大重力可使阻力的影响相对减小，增大密度可以减小体积，可使空气阻力相对减小．(3)实验时，应先接通电源，让打点计时器正常工作后再松开纸带让重物下落．(4)本实验中的两种验证方法均不需要测重物的质量m.(5)速度不能用v＝gt或v＝eq\r(2gh)计算，应根据纸带上测得的数据计算瞬时速度．三、典型例题例1．某同学为验证机械能守恒定律编排了如下实验步骤：A．用天平称出重物的质量B．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C．拆掉导线，整理仪器D．断开电源，调整纸带，重做两次E．用秒表测出重物下落的时间F．用毫米刻度尺测出计数点与起点的距离，
记录
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数据，计算出结果，得出结论G．把打点计时器接到低压交流电源上H．接通电源，释放纸带I．把打点计时器接到低压直流电源上J．把打点计时器固定到桌边的铁架台上上述实验步骤中错误的是____________，可有可无的是____________，其余正确且必要的步骤按实验操作顺序排列是____________．(均只需填步骤的代号)例2．某同学做“验证机械能守恒定律”的实验时，不慎将一条选好的纸带的前面一部分损坏了，他测出剩下的一段纸带上的各个点间的距离如图所示．已知打点计时器的工作频率为50Hz，重力加速度g＝9.8m/s2.利用这段纸带说明重锤通过2、5两点时的机械能守恒．例3．利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置示意图如图所示．(1)实验步骤：①将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1m，将导轨调至水平；②用游标卡尺测量挡光条的宽度为l＝9.30mm.③由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离s＝________cm.④将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2；⑤从数字计时器(图中未画出)上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间Δt1和Δt2；⑥用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝码的总质量m.(2)用表示直接测量量的字母写出下列所示物理量的表达式；①滑块通过光电门1和光电门2时瞬时速度分别为v1＝________和v2＝________.②当滑块通过光电门1和光电门2时，系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能分别为Ek1＝__________和Ek2＝________.③在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少量ΔEp＝________(重力加速度g)．(3)如果ΔEp＝________，则可认为验证了机械能守恒定律．五、板书设计：六、教学后记：备注栏
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