2.6实验3单摆验证机械能守恒定律
实验：验证机械能守恒定律
2
ΔEp= mgh ,动能的增加量 ΔEk=
。(均用题中所给字
母表示)
(2)观察图 2 中拉力峰值随时间变化的规律,试分析造成这一结
果的主要原
空气阻力做负功,机械能有损失
因:
。
(3)为减小实验误差,实验时应选用密度 较大 (选填“较大”或“较
小”)的小球。
1.(任务 1)在“验证机械能守恒定律”的实验中,下列物理量需要用工具测量的有( C )。
设计实验方案
要验证物体的机械能是否守恒,可以比较物体在不同时刻的机械能是
否相等。阅读课本中“实验思路”部分,请同学们讨论后回答。
1.物体机械能守恒的条件是什么?有哪些常见的运动情形中的物体可以认为机
械能守恒?选择什么运动情形来进行实验比较方便?
解答:物体机械能守恒的条件是只有重力或弹力做功。常见的自由落体运动、平
解答:(1)只有重力做功,符合机械能守恒定律的条件。(2)空气阻力、纸带向下运
动的阻力等各种阻力作用。(3)用手提着纸带的末端。
2.研究沿光滑斜面下滑物体的机械能
(1)安装两个光电门时,让他们之间距离是大点还是小点?
(2)遮光条是宽点好,还是窄点好?
解答:(1)距离大点。(2)窄点好。
注意事项
1.研究自由下落物体的机械能
2
方法
1
2 1
2:用 m - m 2 =mgΔh 验证时,任取两点计算。
2
2
方法 3: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
1
各点速度的二次方 v2,绘出 v2-h 图线分析。在误差允许的范围内图线应是一条过原点且
2
斜率为 g 的直线。
用单摆验证机械能守恒定律的实验设计与反思
用单摆验证机械能守恒定律的实验设计与反思实验设计实验目的：验证机械能守恒定律实验原理：单摆在振动过程中，重力势能和动能不断转化，但总机械能守恒。
当单摆摆动到最高点时，动能为零，重力势能最大；当单摆摆动到最低点时，重力势能为零，动能最大。
实验器材：单摆、计时器、测量尺、万能表、电池、导线等。
实验步骤：1.将单摆固定在支架上，调整单摆长度，使其摆动周期在1秒左右。
2.将单摆摆动到最高点，用测量尺测量单摆离开支架的高度h1。
3.记录单摆通过最低点时的时间t1。
4.将单摆摆动到最低点，用测量尺测量单摆离开支架的高度h2。
5.记录单摆通过最高点时的时间t2。
6.根据公式E=mgΔh计算单摆在两个位置的重力势能差ΔE。
7.根据公式v=Δx/Δt计算单摆通过最低点时的速度v1和通过最高点时的速度v2。
8.根据公式E=1/2mv^2计算单摆在两个位置的动能E1和E2。
9.计算单摆在两个位置的总机械能E=E1+E2+ΔE。
10.比较单摆在两个位置的总机械能，验证机械能守恒定律。
反思本实验通过单摆的振动过程验证了机械能守恒定律。
在实验过程中，需要注意以下几点：1.单摆的长度应该调整到合适的位置，使其摆动周期在1秒左右，以便于测量。
2.测量单摆离开支架的高度时，需要保证测量尺垂直于地面，避免误差。
3.测量单摆通过最低点和最高点的时间时，需要使用计时器，保证精度。
4.在计算重力势能和动能时，需要注意单位的转换，保证计算结果的准确性。
5.在比较单摆在两个位置的总机械能时，需要考虑实验误差的影响，尽可能减小误差。
本实验不仅验证了机械能守恒定律，还锻炼了学生的实验操作能力和数据处理能力。
同时，本实验也可以扩展到其他物理实验中，如弹簧振子、滑块等，进一步加深学生对机械能守恒定律的理解。
用单摆碰撞法验证机械能守恒定律
若知 ｏ，便可验证 （１）式是 否成立 （验证对 象１）。 为测 量 ｖ０，我们让单摆球 １在 其平衡 位置处与静止在 那里的等 质量 的球２发生对 心弹 性碰撞 。如果 碰撞中的机械 能守恒 （验 证对 象２），再结合碰撞过程 中动量守恒便可推知碰撞 后摆 球ｌ将静止 ， 球２Ｎ以速度 Ｖ。水平抛 出 ，最后落在桌面上 。 测 出球 ２的下 落高 度 ｈ 和 水平 射程 ｓ，则 由抛 体运 动 公 式 可
代入 （１）则有 ：
＝２）（＾ｆ—ｈ２）×ｈ２
（３ Ｊ
本 实验只要验证 （３）式成立 ，即可验证单摆摆 动过程和两球 对心弹性碰撞过程中的机械能都是守恒的 。
３ 实 验 器 材 及 方 法
（１）实验器材 ：铁架 台２个 ，停球木 块三个 （高度不 同 ），等
质 量钢质摆球２个 ，米尺一把 ，白纸 ，复 写纸 、尼龙线 、胶布等。
综 合性 实验是 指实验 内容 涉及 相关 的综合 知 识或运 用综 合的 实验 方法 、实验 手段 、对学生 的知识 、能力 、素质形 成综 合的学 习与培 养 的实验 。这类 实验的 目的在 于通过实验 内容 、方法 、手 段 的总和 ，掌握 综合的 知识 ，培 养综 合考虑问题 的思 维方式 ，运 用综 合的方 法 、手段分析 问题 、解 决 问题 ，达到 能力和 素质 的综
（２）碰撞后 ，球１应有明显的停顿 ，否则不是正碰，此 次结果 应 舍掉。
（３）球 ２要紧靠球 １的平衡位置停放而不要停 在球 ｌ的平衡位置 上 ，球２要尽 量停放在停球木块 的边缘 上以尽量减小摩擦的影响。
５ 结果示例及误 差分析
２ 实验 目的及原理
（１）结果 示例见 下表 ：
（１）实验 月的 ：①加 深对机械能 守恒定律的理 解 ；② 掌握一种
机械能守恒定律教案
机械能守恒定律教案机械能守恒定律教案篇一一、教学目标知识与技能知道机械能的概念，能够分析动能和势能之间的相互转化问题；理解机械能守恒定律的内容和适用条件，会判断机械能是否守恒。
过程与方法学习从物理现象分析、推导机械能守恒定律及适用条件的研究方法，初步掌握运用能量转化和守恒来解释物理现象及分析问题的方法。
情感态度与价值观体会科学探究中的守恒思想，养成探究自然规律的科学态度，提高科学素养。
二、教学重难点重点机械能守恒定律的推导及内容。
难点对机械能守恒定律条件的理解。
三、教学过程环节一：导入新课教师先找一名学生配合完成小实验：把钢球用细绳悬起，请一同学靠近，将钢球偏至这位同学鼻尖处释放，当钢球摆回时，观察该同学反应，并让学生分析会不会碰到鼻子，思考原因。
由此引入新课《机械能守恒定律》。
环节二：新课讲授(一)动能与势能的相互转化教师播放视频：荡秋千、过山车、撑杆跳、瀑布等视频材料，初步深刻感受各种丰富多彩的'动能与势能发生相互转化的过程。
教师播放演示实验：滚摆、单摆、自由落体等实验。
教师：演示实验中物体自由下落时，重力势能怎样变化？变化的原因是什么？学生：重力势能减少，因为重力对物体做正功。
思考：减少的重力势能去哪了？学生：物体下落过程中，速度在逐渐增加，说明物体的动能增加了，即物体原来的重力势能转化成了动能。
教师：那如果物体由于惯性在空中竖直上升时，能量又是怎样变化的？学生：物体原有的动能转化为重力势能。
教师播放演示实验：水平弹簧振子在气垫导轨上振动的实验。
感受弹力做功引起弹性势能的变化。
教师举例说明：物体被弹簧弹出去之后，弹力做正功，弹簧的弹性势能减少，而物体的速度增加，动能增加。
也就是弹簧的弹性势能转化成了物体的动能。
学生总结：不仅重力势能可以与动能相互转化，弹性势能也可以与动能相互转化。
教师补充：从上面的例子可以发现：通过重力或弹力做功，机械能可以从一种形式转化成另外一种形式。
(二)机械能守恒定律教师提问：物体动能和势能的相互转化是否存在某种定量的关系呢？以动能和重力势能的相互转化为例，研究这一问题。
高中物理《机械能守恒定律》教学教案(6篇)
高中物理《机械能守恒定律》教学教案（6篇）篇一：重点、难点分析篇一1．机械能守恒定律是本章教学的重点内容，本节教学的重点是使学生掌握物体系统机械能守恒的条件；能够正确分析物体系统所具有的机械能；能够应用机械能守恒定律解决有关问题。
2．分析物体系统所具有的机械能，尤其是分析、判断物体所具有的重力势能，是本节学习的难点之一。
在教学中应让学生认识到，物体重力势能大小与所选取的参考平面（零势面）有关；而重力势能的变化量是与所选取的参考平面无关的。
在讨论物体系统的机械能时，应先确定参考平面。
3．能否正确选用机械能守恒定律解决问题是本节学习的另一难点。
通过本节学习应让学生认识到，从功和能的角度分析、解决问题是物理学的重要方法之一；同时进一步明确，在对问题作具体分析的条件下，要能够正确选用适当的物理规律分析、处理问题。
篇二：说明篇二势能是相互作用的物体系统所共有的，同样，机械能也应是物体系统所共有的。
在中学物理教学中，不必过份强调这点，平时我们所说物体的机械能，可以理解为是对物体系统所具有的机械能的一种简便而通俗的说法。
篇三：教学目标篇三1．在已经学习有关机械能概念的基础上，学习机械能守恒定律，掌握机械能守恒的条件，掌握应用机械能守恒定律分析、解决问题的基本方法。
2．学习从功和能的角度分析、处理问题的方法，提高运用所学知识综合分析、解决问题的能力。
篇四：小结篇四1．在只有重力做功的过程中，物体的机械能总量不变。
通过例题分析要加深对机械能守恒定律的理解。
2．应用机械能守恒定律解决问题时，应首先分析物体运动过程中是否满足机械能守恒条件，其次要正确选择所研究的物理过程，正确写出初、末状态物体的机械能表达式。
3．从功和能的角度分析、解决问题，是物理学研究的重要方法和途径。
通过本节内容的学习，逐步培养用功和能的观点分析解决物理问题的能力。
4．应用功和能的观点分析处理的问题往往具有一定的综合性，例如与圆周运动或动量知识相结合，要注意将所学知识融汇贯通，综合应用，提高综合运用知识解决问题的能力。
机械能守恒定律1
斜面实验
总结词
通过测量小球在斜面上滚动时的动能和势能 变化，可以验证机械能守恒定律。
详细描述
在斜面实验中，将小球置于有一定倾角的光 滑斜面上，释放小球使其自由滚动。通过测 量小球滚动的高度和速度，可以计算出滚动 过程中的动能和势能变化。如果实验条件理 想，那么滚动过程中的动能和势能之和应保 持不变，从而验证了机械能守恒定律。
适用范围一
只适用于只有重力或弹力 做功的情形。
适用范围二
适用于封闭系统，即系统 与外界没有能量交换。
适用范围三
适用于理想状态，即忽略 摩擦力、阻力等因素的影 响。
02
机械能守恒定律的证明
证明方法一：利用牛顿第二定律和功能原理
总结词
通过分析物体受力情况和运动过程，结合牛顿第二定律和功能原理，推导机械能守恒的条件和结论。
03
机械能守恒定律的应用
自由落体运动
总结词
在忽略空气阻力的情况下，自由落体运动满足机械能守恒定 律。
详细描述
自由落体运动是指物体仅受重力作用，从静止开始下落的运 动。在自由落体运动中，物体的动能和势能之间相互转化， 总机械能保持不变。
弹性碰撞
总结词
弹性碰撞过程中，机械能守恒定律成立。
详细描述
弹性碰撞是指碰撞过程中没有能量损失，能量仅在相互作用的物体之间转移。在 弹性碰撞中，碰撞前后的动能和势能之和保持不变，满足机械能守恒定律。
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单摆实验
总结词
通过观察单摆在摆动过程中的动能和势 能变化，可以验证机械能守恒定律。
VS
详细描述
在单摆实验中，将小球悬挂并释放，观察 其摆动过程。通过测量小球摆动的高度和 速度，可以计算出摆动过程中的动能和势 能变化。如果实验条件理想，即没有空气 阻力和摩擦力等能量损失，那么摆动过程 中的动能和势能之和应保持不变，从而验 证了机械能守恒定律。
大学物理机械能守恒定律
弹性碰撞中，两物体之间的相互作用力是保守力，因此系统机械能守恒。通过分析碰撞前 后的速度、动量等物理量，可以求解碰撞过程中的能量转化和损失情况。
03 弹性碰撞中机械能守恒
Байду номын сангаас
完全弹性碰撞过程描述
碰撞前后动能守恒
在完全弹性碰撞中，两个物体碰撞前后的总动能保持不变。
碰撞前后动量守恒
同时，两个物体碰撞前后的总动量也保持不变。
例题3
一质量为 $m$ 的匀质球体，半径为 $R$， 绕通过其中心且与球面垂直的轴以角速度 $omega$ 转动。若在球面上挖去一个质 量为 $Delta m$ 的小球体，求剩余部分 的动能和势能变化。
06 振动系统中机械能守恒
简谐振动过程中能量转化关系
简谐振动中，动能和势能不断相 互转化，但总机械能保持不变。
在平衡位置，动能最大，势能最 小；在最大位移处，动能最小，
势能最大。
简谐振动的能量与振幅的平方成 正比。
受迫振动和共振现象中能量传递特点
受迫振动中，驱动力的频率接 近系统固有频率时，振幅显著 增大，能量传递效率提高。
共振现象是系统固有频率与外 界驱动力频率相等时发生的， 此时能量传递效率最高。
在共振现象中，系统的振幅达 到最大值，能量在驱动力和系 统之间高效传递。
典型例题分析
例题1
一弹簧振子在光滑水平面上做简谐振动，分析其在振动过程中的能 量转化关系。
例题2
一单摆受到周期性驱动力作用，分析其在受迫振动过程中的能量传 递特点。
例题3
一RLC振荡电路在共振状态下工作，分析电路中的能量转化和传递过 程。
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验证机械能守恒定律-2024年高考物理一轮复习热点重点难点(解析版)
验证机械能守恒定律特训目标特训内容目标1利用打点计时器验证机械能守恒定律(1T -4T )目标2利用光电门验证机械能守恒定律(5T -8T )目标3利用单摆验证机械能守恒定律(9T -12T )目标4利用竖直面内圆周运动验证机械能守恒定律(13T -16T )【特训典例】一、利用打点计时器验证机械能守恒定律1某物理兴趣小组利用如图1所示装置验证机械能守恒定律，该小组让重物带动纸带从静止开始自由下落，按正确操作得到了一条完整的纸带如图2所示(在误差允许范围内，认为释放重锤的同时打出O 点)。
(1)下列关于该实验说法正确的是。
A.实验时应先释放重锤，后接通电源B.实验时应选择体积和密度较小、下端有胶垫的重锤C.安装实验器材时，必须使打点计时器的两个限位孔在同一竖直线上D.为准确测量打点计时器打下某点时重锤的速度v ，可测量该点到O 点的距离h ，利用v =2gh 计算(2)在纸带上选取三个连续打出的点A 、B 、C ，测得它们到起始点O 的距离分别为h A 、h B 、h C 。
已知当地重力加速度为g ，打点计时器所用交流电源的频率为f ，重物的质量为m 。
从打O 点到打B 点的过程中，重物动能变化量DE k =。
(3)该小组通过多次实验发现重力势能的减少量总是略大于动能的增加量，出现这种现象的原因可能是。
A.工作电压偏高B.由于有空气和摩擦阻力的存在C.重物质量测量得不准确D.重物释放时距打点计时器太远【答案】 C m (h C -h A )2f 28B【详解】(1)[1]A ．为充分利用纸带，实验时应先接通电源，后释放重锤，故A 错误；B ．为减小空气阻力的影响，实验时应选择体积小，密度较大、下端有胶垫的重锤，故B 错误；C．安装实验器材时，必须使打点计时器的两个限位孔在同一竖直线上，故C正确；D．为准确测量打点计时器打下某点时重锤的速度v，不能利用v=2gh计算，应用速度的定义式计算，故D错误。
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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。