21实验：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。
实验：验证机械能守恒定律
(4)请你提出一条减小上述差异的改进建议。
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′＝Llv。
热点一 实验原理与实验操作 【例1】(2018·江苏省南通市、泰州市高三第一次模 拟考试)图1甲是“验证机械能守恒定律”的装置， 气垫导轨上安装了1、2两个光电门，滑块上固定一 竖直遮光条，滑块用细线绕过定滑轮与钩码相连， 细线与导轨平行。
实验五 验证机械能守恒定律
误差分析 1.减小测量误差：一是测下落距离时都从0点量起，
一次将各打点对应下落高度测量完，二是多测几 次取平均值。
2.误差来源：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＝12m v n 2必定稍小于重 力势能的减少量ΔE p＝m ghn，改进办法是调整器材
(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.选择打点清晰，1、2两点距离接近2 mm的一条 纸带，用刻度尺测出物体下落的高度h1，h2，h3…hn， 计算出对应的瞬时速度v1，v2，v3…vn
的安装，尽可能地减小阻力。
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.重物密度要大：重物应选用质量大、密度大的材 料。 3.一先一后：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.纸带选择：纸带要选打点清晰，且1、2两点距离 接近2 mm的纸带，以确保物体做自由落体运动。
7.9实验：验证机械能守恒定律
随堂练习
2.在“验证机械能守恒定律”的实验中,下列物
理量中需要用工具测量的有(C ),通过计算得
到的有 ( D ) A.重物的质量 B.重力加速度
C.重物下落的高度
D.与重物下落高度对应的重物瞬时速度
随堂练习
3.某位同学做“验证机械能守恒定律”的实验,
下列操作步骤中错误的是( 到低压交流电源 )
例1、为进行《验证机械能守恒定律》的实验， 有下列器材可供选择：铁架台、打点计时器、
复写纸、纸带, 低压交流电源, 天平，秒表，
导线，电键．其中不必要的器材是 天平 和
秒表 ；缺少的器材是重锤和_________.为减 刻度尺
小实验误差，所选纸带一个点与第二点间的距
2 离等于或接近于____mm者为最好．
A.把打点计时器固定在铁架台上,用导线连接 B.将连有重物的纸带穿过限位孔,将纸带和重
物提升到一定高度
C
C.先释放纸带,再接通电源
例2、下面列举了《验证机械能守恒定律》的几个操作 步骤： A．按照要求安装器件； 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．释放悬挂纸带的夹子，同时接通电源开关打出一条 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。 步骤 B 是错误的。应该 接到电源的交流输出端 。
步骤 C 不必要，因为 重锤的质量计算时可以约去。 步骤 D 是错误的，应该 先接通电源，后释放纸带 。
随堂练习
1.下列关于“验证机械能守恒定律”实验的实
验误差分析,正确的是( B )
A.重物质量的称量不准,会造成较大误差
实验验证机械能守恒定律公开课教案
实验：验证机械能守恒定律 （公开课教案）授课时间：2012年6月5日授课人：宋大荣●实验目的和原理该实验的目的是验证物体只有重力做功时，机械能守恒.当物体做自由落体运动时,只有重力做功,增加的动能应等于减少的重力势能,即验证|ΔE k |=|ΔE p |.mgh mv =221 ●实验装置及要求实验装置如图6-5-1所示，因实验中要测重锤下落的高度h 和下落过程中的速度v ,故采用“留迹法”记录下重锤下落过程中的各个位置，打点计时器、纸带等装置作用即在此,因该实验中比较的是重锤自由落下一定高度时的ΔE k 和ΔE p 的大小关系,因而需要记下重锤下落的初始位置.实验时先用手提着纸带,使重物静止在靠近打点计时器的地方,然后给打点计时器接通电源,待振动稳定时再放开纸带.●数据处理为使实验原理更简单,让振针打第一个计数点的初速度为零，须挑选纸带上第一、二两点间的距离接近2 mm,使0212-=∆mv E K ,在纸带上记下该点的位置O ，并在纸带上从离位置O 较远处开始依次选取几个连续的点1、2、3……并用刻度尺依次测出各点到位置O 的距离.如图所示，这些距离就是重锤从静止开始运动到点1、2、3……时下落的高度h 1、h 2、h 3……利用匀变速直线运动的物体中间时刻的瞬时速度等于该段时间内的平均速度求出各点对应的重锤速度Th h v n n n 211-+-=，比较重锤下落各不同高度时增加的动能 mv n 2和减少的重力势能mgh n 是否相等，从而验证机械能是否守恒.●误差分析 因重锤自由下落时忽略阻力作用，所以在实验中应尽量减小由于纸带的阻力产生的系统误差.实验中，应选用密度较大些的重锤以减小空气对纸带的阻力，打点计时器应竖直架稳固定,纸带竖直拿高以减小限位孔对纸带的阻力，复写纸应放在纸带的上面使振针间接接触纸带,以减小振针对纸带的阻力，有条件的最好选用电火花计时器.另外g 要取当地的重力加速度，若未指明,则g 取9.8 m/s 2.由于测量长度带来的是偶然误差，减小该误差的办法是在测量下落高度时，一是选取的各计数点要离起始点O 远些，可减小由于测物体下落高度h 带来的相对误差；二是多测几次取平均值.●注意事项1.由于n n mgh mv =221 式中都含有m ，因此本实验中不需要测重锤的质量m . 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才松开纸带让重锤下落，以保证第一个点是一个清晰的小点.3.因重物自由下落时的加速度较大，每两个计数点间的时间间隔不一定取连打5个点的时间间隔为计时单位.●重点、难点、疑点剖析【例1】 在“验证机械能守恒定律”的实验中，所用电源的频率为50 Hz ，某同学选择了一条理想的纸带，用刻度尺测量各计数点对应刻度尺上的读数如图所示.(图中O 点是打点计时器打出的第一个点，A 、B 、C 、D 、E 分别是每打两个点取出的计数点)根据纸带要求计算：(1)若重锤的质量为m ，则重锤从开始下落到打B 点时，减少的重力势能是多少?(2)重锤下落到打B 点时增加的动能为多大?(3)从上述数据可得出什么结论?解析:(1)重锤从开始下落到打B 点时减少的重力势能为：ΔE p 减=mgh =mg OB =9.8×0.195 0m J=1.911m J.(2)重锤下落到打B 点时的速度为v B =(S AB +S BC )/2T =(0.280 5-0.125 0)/(2×0.04) m/s=1.943 8 m/s则物体从开始下落到打B 点增加的动能为ΔE k 增=mv B 2/2=(1.943 8)2m /2 J= 1.889m J.(3)在实验误差允许的范围内重锤重力势能的减少量等于其动能的增加量，故重锤机械能守恒. 归纳:重锤减少的重力势能略大于其增加的动能的原因是：重锤在下落时要受到阻力的作用(打点计时器对纸带的摩擦阻力,空气阻力等),重锤克服阻力做功要损失一部分机械能.●变式实验【例2】 利用如图6-5-4所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验，按正确的实验操作得到几条纸带.一位同学选取了一条头两点间的距离明显小于2mm 的纸带进行标点（标出0、1、2、3……各实际点迹），测出各点与0点的高度差h 1、h 2、h 3……那么能否用它正确计算比较点n 位置处的动能与重力势能的对应关系（n ＝2,3，4……），即能否验证n n mgh mv =221？为什么？若不能验证，则应如何改进？解析:实验时先接通电源,在纸带上记下初始位置，然后放开纸带.最理想的情况是在振针刚好打在纸带上的一瞬间释放纸带，纸带上的头两点的间隔就是自由落体在第一个0.02 s 内下落的位移，即mm mm gt h 296.12121≈==，但这种情况很少，通常是在振针两次敲击纸带之间的某个时刻松手，虽重锤做自由落体，但头两点间的距离h 1所经历的时间小于0.02 s ，所以h 1＜2 mm ，即等效为振针打首点的速度不为零，不能验证n n mgh mv =221。
实验验证机械能守恒定律实验报告
实验验证机械能守恒定律实验报告一、实验目的验证机械能守恒定律，即验证在只有重力做功的自由落体运动中，物体的重力势能的减少量等于动能的增加量。
二、实验原理在自由落体运动中，物体的重力势能转化为动能。
若忽略空气阻力，物体下落过程中机械能守恒。
设物体的质量为 m，下落高度为 h 时的速度为 v，则重力势能的减少量为 mgh，动能的增加量为 1/2mv²。
若mgh ＝ 1/2mv²，则机械能守恒。
三、实验器材铁架台、打点计时器、纸带、重锤、交流电源、毫米刻度尺等。
四、实验步骤1、安装实验装置将打点计时器固定在铁架台上，用夹子把纸带的一端固定在重锤上，另一端穿过打点计时器的限位孔。
2、接通电源把打点计时器接到交流电源上，电压为 6V 左右。
3、释放重锤用手握住纸带的上端，使重锤靠近打点计时器，然后松开纸带，让重锤自由下落。
4、重复实验重复上述步骤，多做几次实验，以减小实验误差。
5、数据处理（1）挑选出一条点迹清晰、且第一、二两点间距离接近 2mm 的纸带。
（2）在纸带上选取若干个计数点，并测量出相邻计数点之间的距离。
（3）利用匀变速直线运动的推论，计算出各计数点的瞬时速度。
（4）计算出各计数点的重力势能减少量和动能增加量。
五、实验数据记录｜计数点|下落高度 h（m）｜速度 v（m/s）｜重力势能减少量ΔEp （J）｜动能增加量ΔEk（J）｜｜｜｜｜｜｜｜1|＿____|＿____|＿____|＿____|｜2|＿____|＿____|＿____|＿____|｜3|＿____|＿____|＿____|＿____|｜4|＿____|＿____|＿____|＿____|｜5|＿____|＿____|＿____|＿____|六、实验数据分析通过计算各计数点的重力势能减少量和动能增加量，比较两者的大小。
如果在误差允许的范围内，重力势能的减少量等于动能的增加量，则验证了机械能守恒定律。
七、实验误差分析1、纸带与打点计时器之间存在摩擦，会导致一部分机械能转化为内能，使得重力势能的减少量略大于动能的增加量。
第6讲 实验：验证机械能守恒定律
五、数据处理 1．求瞬时速度
由公式 vn＝hn＋12－Thn－1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 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。 方法二：任取两点 A、B，测出 A、B 两点距离 hAB，算出 ghAB 和12vB2 －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。
在下列器材中，还必须使用的两种器材是________。
A．交流电源
B．刻度尺
C．天平(含砝码)
(3)实验中，先接通电源，再释放重物，得到如图乙所示的一条纸带。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 hA、
hB、hC。已知当地重力加速度为 g，打点计时器打点的周期为 T。设重物的质
左端固定，右端在 O 点；在 O 点右侧的 B、C 位置各安装一个光电门，计 时器(图中未画出)与两个光电门相连。先用米尺测得 B、C 两点间距离 s， 再用带有遮光条的滑块压缩弹簧到某位置 A，由静止释放，计时器显示遮 光条从 B 到 C 所用的时间为 t，用米尺测量 A、O 之间的距离 x。
(1)计算滑块离开弹簧时速度大小的表达式是 v＝________。
(2)为求出弹簧的弹性势能，还需要测量________。(选填字母序号)
A．弹簧原长
B．当地重力加速度
3．第 2 题也可以利用计算法验证机械能守恒。计算法需要知道当地的重力 加速度，通过计算重力势能的减少量与动能的增加量是否相等验证机械 能守恒。
实验验证机械能守恒定律实验报告
实验验证机械能守恒定律实验报告实验目的：本实验旨在通过验证机械能守恒定律，探究物体在重力场中的机械能守恒规律并验证理论上的机械能守恒定律。
实验原理：机械能守恒定律是指在没有外力做功的封闭系统中，物体的机械能守恒。
机械能由动能和势能两部分组成。
动能是由于物体的运动而具有的能量，势能是由于物体处在一些位置而具有的能量。
实验仪器：1.光滑斜面2.小球3.测量尺4.敏感地磅5.示波器（选用）实验步骤：1.通过测量尺测量斜面的高度H，斜面的夹角θ，记录在表格中；2.利用敏感地磅测量小球下滑过程中的所受重力和地面反作用力，记录数据；3.测量小球的直径d和质量m，计算小球的密度ρ；4.在实验开始前，在地磅上放置小球，记录初始位置；5.将小球从斜面顶端释放，在小球通过地磅的过程中，利用示波器记录小球在任意一个时刻的速度；6.通过记录时刻的位置和速度来计算小球在各个时刻的动能和势能；7.将实验得到的数据记录在表格中；8.根据实验数据，验证机械能守恒定律，并绘制图表。
实验结果与分析：根据实验数据和计算结果，我们可以得到小球在滑动过程中的动能、势能和机械能的变化情况。
以地面为参考点，小球从斜面顶端释放时，动能为0，势能为mgh。
随着小球下滑，重力做功，动能增加而势能减小。
当小球到达最低点时，动能达到最大值，势能达到最小值。
根据机械能守恒定律，机械能在整个系统中应该保持不变。
在实验中，我们可以计算小球在不同位置时的机械能（动能+势能）并进行比较。
根据计算数据，当小球在不同位置时，机械能变化并不显著，表明机械能守恒定律适用于这一系统。
实验结论：通过本实验，我们验证了机械能守恒定律在物体在重力场中的有效性。
实验数据显示，当小球下滑时，机械能变化并不显著，验证了机械能守恒定律的合理性和准确性。
实验中可能存在的误差主要来自以下几个方面：斜面的光滑程度、地磅的灵敏度、小球的滚动阻力以及空气阻力等。
为了减小误差，可以使用更加精准的仪器器材进行实验，并进行多次重复实验取平均值。
验证机械能守恒定律(完整版)
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 2h 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三、实验器材：铁架台(带铁夹)、打点计时器、学生电源、导线、带铁夹的砝码、纸带。
四、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T2h -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。
五、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.图1图23、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.5、测量下落高度时，必须从起始点算起，不能搞错，为了减小测量h值的相对误差，选取的各个计数点要离起始点远一些，纸带也不易过长，有效长度可在60 cm—80 cm之内.6、实际上重物和纸带下落过中要克服阻力做功，所以动能的增加量要小于势能的减少量。
8.5实验：验证机械能守恒定律(课件)-2023学年高一物理同步备课(人教版2019必修第二册)
图1
图2
(1)本实验中，除铁架台、夹子、交流电源、纸带和重物外，还需选用的
仪器是 ______。
A.秒表 B.刻度尺 C.天平 D.打点计时器
典例分析
考点一：基础实验
(2)在验证机械能守恒定律的实验中，得到一条纸带如图2所示，图中O
点为打点计时器打下的第一点，可以看做重物运动的起点，若重物的
质量为1 kg，已知相邻两点时间间隔为0.02 s，图中长度单位是cm，g
推导机械能守恒的表达式？
5、我们可以通过什么样的实验来验证这一定律呢？
实验目的：验证机械能守恒定律
知 识 点 一 ： 实验思路
1.自由下落的物体只受到重力作用，满足机械能守恒的条件。
2.物体沿光滑斜面下滑时，虽然受到重力和斜面的支持力，但支持力与
物体位移方向垂直(如图)，对物体不做功，这种情况也满足机械能守
其他创新设计
如图，悬挂在O点的小球摆到最低点时恰好与桌面
接触但没有弹力，D处(箭头所指处)放一锋利的刀
片，细线到达竖直位置时能被割断，小球做平抛运
动落到地面，P是一刻度尺。该方案只需利用刻度
尺测量A位置到桌面的高度H、桌面到地面的高度h
及小球平抛运动的水平位移x即可验证机械能守恒。
1 2
根据 h＝ gt 得：t＝
(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，可使空气阻力减小．
知 识 点 三 ： 实验方案设计及其数据处理
【实验方案2】研究沿斜面下滑物体的机械能
1.实验器材
气垫导轨、数字计时器、带有遮光条的滑块。
2.实验装置
如图所示，把气垫导轨调成倾斜状态，滑块沿倾斜的气垫导轨下滑时，
实验验证机械能守恒定律
②接通电源，释放滑块，分别记录遮光条通过两个光电门的时间，并计算出滑块通过两个光电门的速度；
③保持最下端悬挂4个钩码不变，在滑块上依次增加一个钩码，记录滑块上所载钩码的质量，重复上述步骤；
④完成5次测量后，计算出每次实验中滑块及所载钩码的总质量M、系统（包含滑块、滑块所载钩码和轻细绳悬挂钩码）总动能的增加量 及系统总机械能的减少量 ，结果如下表所示：
【答案】(1). (2). (3). (4).（）
【解析】（1）[1]四个钩码重力势能 减少量为
（2）[2]对滑块和钩码构成的系统，由能量守恒定律可知
其中系统减少的重力势能为 系统增加的动能为
系统减少的机械能为 ，则代入数据可得表格中减少的机械能为
（3）[3]根据表格数据描点得 的图像为
[4]根据做功关系可知 则 图像的斜率为
(3)选纸带并测量：选择一条点迹清晰的纸带，确定要研究的开始和结束的位置，测量并计算出两位置之间的距离Δh及两位置时纸带的速度，代入表达式进行验证．
3．数据处理
(1)计算各点对应的瞬时速度：如图乙所示，根据公式vn＝ ，计算出某一点的瞬时速度vn.
(2)验证方法
方法一：利用起始点和第n点．
选择开始的两点间距接近2 mm的一条纸带，打的第一个点为起始点，如果在实验误差允许范围内mghn＝ mvn2，则机械能守恒定律得到验证．
（1）若小钢球摆动过程中机械能守恒。则图乙中直线斜率的理论值为_______。
（2）由图乙得:直线的斜率为______，小钢球的重力为_______N。（结果均保留2位有效数字）
（3）该实验系统误差的主要来源是______（单选，填正确答案标号）。
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宿迁中学2011届高三物理导学案 编者：王刚 审校：花光明 2013-12-17 第 1 页 共 4 页 第21课时 实验：验证机械能守恒定律 【考点要求】 1. 明确实验目的，理解实验原理掌握实验方法（包括器材、步骤），能独立完成实验。 2. 能分析实验误差的主要来源。 【课前知识梳理】 1. 本实验的实验目的和原理各是什么？ 2.机械能守恒的条件是什么？本实验应当怎样操作才能尽量满足条件？ 3.从打出的多条纸带中如何选择其中一条纸带？ 4.如何通过纸带算出物体的速度？如何通过计算来验证机械能守恒? 5.实验误差分析 【课前热身】 1．利用重锤下落验证机械能守恒定律的实验中，下面叙述正确的是（ ） A．应该用天平称出物体的质量 B．应该选用点迹清晰，特别是第一点没有拉成长条的纸带 C．操作时应在接通电源的同时放开纸带 D．打点计时器应接在电压为4～6 V的直流电源上 2．关于验证机械能守恒定律的下列说法中正确的是（ ） A．选用重物时，重的比轻的好； B．选用重物时，体积小的比大的好； C．选定重物后，要称出它的质量； D．重物所受的重力，应远大于它受的空气阻力和纸带受到打点计时器的阻力。 3．如图所示是用自由落体法验证机械能守恒定律时得到的一条纸带，我们选中N点来验证机械能守恒定律．下面举出一些计算N点速度的方法，其中正确的是
A．N点是第最n个点，则gnTvn B．N点是第最n个点，则Tngvn)1(
C．Tssvnnn21 D. Tddvnnn211 4．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，记录数据，并计算出结果，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） 5.如图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，输出电压宿迁中学2011届高三物理导学案 编者：王刚 审校：花光明 2013-12-17 第 2 页 共 4 页 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，对纸带上的点的痕迹进行测量，即可验证机械能守恒定律． ⑴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材； 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.先松手释放纸带，再接通电源打出纸带， E.选择合适的纸带，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． 上述操作中没有必要进行的或者操作不恰当的步骤是 ．(填序号) ⑵若实验中所用重锤质量m=1.00kg，打点纸带如下图所示，打点时间间隔为0.02s，从O点开始下落起至B点，重锤的重力势能减小量是︱△Ep︱= J，重锤的动能增加量︱△EkB︱= J．(g=9.8m/s2，结果取3位有效数字)(O点为开始下落点，O点与A点间其他点未画出)实验结论是 ． 【自主学习成果展示交流】 【课堂互动导学】 1．用自由落体验证机械能守恒的实验中，对实验结果影响最大的因素是（ ） A．纸带克服摩擦力做了功。 B．纸带下落的时间太短。 C．纸带下落的高度hn测量不太准确。 D．打点周期极不稳定。
2．如图所示，小球从竖直砖墙某位置静止释放，用频闪照相机在同一底片上多次曝光，得到了图中1、2、3、4、5…所示小球运动过程中每次曝光的位置。连续两次曝光的时间间隔均为T，每块砖的厚度为d。根据图中的信息，下列判断正确的是（ ）
A．能判定位置“1”是小球释放的初始位置
B．能求出小球下落的加速度为dT2
C．能求出小球在位置“3”的速度为7d2T D．如果已知d和T的数值，就能判定小球下落过程中机械能是否守恒
3．在“验证机械能守恒定律”的实验中，选出一条纸带如图所示.其中O点为起始点，A、B、C为三个计数点，打点计时器通过50Hz的交流电源，用毫米刻度尺测得OA=11.13cm,OB=17.69cm,OC=25.9cm.
（1）这三个数据中，不符合有效数字要求的是 应该写成 (2)在计数点A和B之间，B和C之间还各有一个点，重物的质量为mkg,根据以上数据可知，当打点计时器打到B点时，重物的重力势能比开始下落时减少了 J;这时它的动能为 J(g取9.80 m/s2). 4．在“验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器所用电源的频率为50 Hz，当地重力加速度的值为9.80m/s2，测得所用重物的质量为1.00 kg，甲、乙、丙三学生分别用
O A B C D 15.55 19.20 23.23 27.69
单位：cm 宿迁中学2011届高三物理导学案 编者：王刚 审校：花光明 2013-12-17
第 3 页 共 4 页 同一装置打出三条纸带，量出各纸带上第1、第2两点间的距离分别为0.18cm、0.19cm和0.25cm，则可肯定_________（选填“甲”、“乙”、“丙”）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的距离分别为15.55cm、19.20cm和23.23cm。则当打点计时器打B点时，重物的重力势能减小量为__________J，重物的动能为_________J。（均保留3位有效数字），通过计算表明数值上ΔEP ΔEK（填“大于”“等于”或“小于”）这是因为 。实验结论是： 。 5．某研究性学习小组用如图（a）所示装置验证机械能守恒定律．让一个摆球由静止开始从A位置摆到B位置，若不考虑空气阻力，小球的机械能应该守恒，即mv2/2＝mgh．直接测量摆球到达B点的速度v比较困难．现让小球在B点处脱离悬线做平抛运动，利用平抛的特性来间接地测出v．如图（a）中，悬点正下方P点处放有水平放置炽热的电热丝，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断，小球由于惯性向前飞出作平抛运动．在地面上放上白纸，上面覆盖着复写纸，当小球落在复写纸上时，会在下面白纸上留下痕迹．用重锤线确定出A、B点的投影点N、M．重复实验10次（小球每一次都从同一点由静止释放），球的落点痕迹如图（b）所示，图中米尺水平放置，零刻度线与M点对齐．用米尺量出AN的高度h1、BM的高度h2，算出A、B两点的竖直距离，再量出M、C之间的距离x，即可验证机械能守恒定律．已知重力加速度为g，小球的质量为m．
⑴由图b可以确定小球平抛时的水平射程为 cm； ⑵用题中所给字母表示出小球平抛时的初速度v0 ＝ ． ⑶用测出的物理量表示出小球从A到B过程中，重力势能的减少量ΔEp = ，动能的增加量ΔEk= ．
【随堂巩固】 1、在“用打点计时器验证重锤做自由落体运动的过程中机械能守恒”的实验中，需要直接测量的数据是重物的（ ） A．质量 B．下落高度 C．下落时间 D．即时速度 2、一学生在练习使用打点计数器时，纸带上打出的不是圆点，而是短线，这可能是因为 A．打点计数器错接在直流电源上 B．电源电压不稳定 C．电源的频率不稳定 D．振针压得过紧。 3、某同学在做“验证机械能守恒定律”的实验时，不慎将一条选择好的纸带的前面部分损坏了.他测出剩下的纸带上各点间的距离，并标在纸带上，如图所示，已知打点计时器的周期是0.02s，重力加速度为9.8 m/s2
(1)利用纸带说明重锤(质量mkg)通过对应于2、5两点过程中机械能守恒； (2)说明为什么得到的结果是重锤重力势能减少量Ep减总大于重锤动能的增加量Ek
增？
4、同学利用如图所示的实验装置验证机械能宿迁中学2011届高三物理导学案 编者：王刚 审校：花光明 2013-12-17
第 4 页 共 4 页 守恒定律. 弧形轨道末端水平，离地面的高度为H. 将钢球从轨道的不同高度h处静止释放，钢球的落点距轨道末端的水平距离为s.
（1）若轨道完全光滑，s2与h的理论关系应满足s2= （用H、h表示）. （2）该同学经实验测量得到一组数据，如下表所示：
)m10(h1 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00
)m10(s212 2.62 3.89 5.20 6.53 7.78
请在图3的坐标纸上作出hs2关系图.
（3）对比实验结果与理论计算得到的hs2关系图线（图中已画出），自同一高
度静止释放的钢球，水平抛出的速率 （填“小于”或“大于”）理论值.
（4）从hs2关系图线中分析得出钢球水平抛出的速率差十分显著，你认为造成上述偏差的可能原因是 .
【学习反思】