高中物理 第七章 机械能守恒定律 9 实验：验证机械能守恒定律课件 新人教版必修2
实验七 验证机械能守恒定律
实验七 验证机械能守恒定律
装置原理图 实验步骤 注意事项
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：从打出的几条纸带中选出一条点迹清晰的纸带。 1.安装：打点计时器竖直安装，纸带沿竖直方向拉直。
2.重物：选密度大、质量大的金属块，且在靠近打点计时器处释放。
3.选带：点迹清晰，且第1个点、第2个点间距离接近2 mm。
4.速度：vn＝hn＋1－hn－12T 数据处理 方案一：利用起始点和第n点计算
代入mghn和12mv2n，如果在实验误差允许的范围内，mghn和12mv2n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hAB，算出mghAB。
(2)算出12mv2B－12mv2A的值。
(3)在实验误差允许的范围内，若mghAB＝12mv2B－12mv2A，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，根据实验数据作出12v2－h图像。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
考点一 教材原型实验
例1 如图1甲所示是用“落体法”验证机械能守恒定律的实验装置(g取9.80
m/s2)。
图1 (1)选出一条清晰的纸带如图乙所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点，A、B、C为三个计数点，打点计时器通以频率为50 Hz的交变电流。用分度值为1 mm的刻度尺测得OA＝12.41 cm，OB＝18.90 cm，OC＝27.06 cm，在计数点A和B、B和C之间还各有一个点，重锤的质量为1.00 kg。根据以上数据算出：当打点计时器打到B点时重锤的重力势能比开始下落时减少了________J，此时重锤的速度vB＝________m/s，此时重锤的动能比开始下落时增加了________J(结果均保留3位有效数字)。
第七章 机械能守恒定律第9节实验：验证机械能守恒定律
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必修2 第七章 机械能守恒定律
第9节实验：验证机械能守恒定律
授课班级
授课时间
应到人数
实到人数
教学目标
知识与技能
1.要弄清实验目的，本实验为验证性实验，目的是利用重物的自由下落验证机械能守恒定律.
2.要明确实验原理，掌握实验的操作方法与技巧、学会实验数据的采集与处理，能够进行实验误差的分析，从而使我们对机械能守恒定律的认识，不止停留在理论的推导上，而且还能够通过亲自操作和实际观测，从感性上增加认识，深化对机械能守恒定律的理解.
3.通过学生自主学习，培养学生设计实验、采集数据，处理数据及实验误差分析的能力.
过程与方法
1.要明确纸带选取及测量瞬时速度简单而准确的方法.
2.通过同学们的亲自操作和实际观测掌握实验的方法与技巧.
3.通过对纸带的处理过程，体会处理问题的方法，领悟如何间接测一些不能直接测量的物理量的方法.
4.通过实验过程使学生体验实验中理性思维的重要，既要动手，更要动脑.
情感态度与价值观
1.通过实验及误差分析，培养学生实事求是的科学态度，激发学生对物理规律的探知欲.
2.培养学生的团结合作精神和协作意识，敢于提出与别人不同的见解.
教学重点
1.验证机械能守恒定律的实验原理.
2.实验原理及方法的选择及掌握.
教学难点
实验误差分析的方法.
导入新课
请同学们思考，细绳的下端拴一个重球，上端固定在天花板上.把重球从平衡位置B拉到A，放开手，重球就在A、B间往复运动，如果空气阻力可以忽略不计，把铅笔放在B1的位置上，重球将沿怎样的弧线运动？它上升的最高点C1在什么地方？由此同学们得到什么启示？
自主学习
通过上一节课的学习，我们知道机械能守恒定律及其表达式以及其在物理学中的重要地位.一个规律的提出，不但要有理论的支持，还要由实验的验证，今天我们就设计实验，来验证机械能守恒定律.
高中物理 第七章 机械能守恒定律 第9节 实验：验证机械能守恒定律学案 新人教版必修2-新人教版高一
第9节 实验,：验证机械能守恒定律
[知识概要]
一、实验目的
1．会用打点计时器打下的纸带计算物体的运动速度和位移．
2．探究自由落体运动物体的机械能守恒．
二、实验原理
让物体自由下落，在忽略阻力情况下，探究物体的机械能守恒，有两种方案探究物体的机械能守恒：
1．以物体下落的起始点O为基准，测出物体下落高度h时的速度大小v，若12mv2＝mgh成立，则可验证物体的机械能守恒．
2．测出物体下落高度h过程的初、末时刻的速度v1、v2，若关系式12mv22－12mv21＝mgh成立，则物体的机械能守恒.
一、实验目的
验证机械能守恒定律．
二、实验原理
在自由落体运动中，若物体下落高度h时的速度为v，则有mgh＝12mv2．故只需借助打点计时器，通过纸带测出重物某时刻的下落高度h和该时刻的瞬时速度v，即可验证机械能守恒定律．
三、实验器材
铁架台(带铁夹)、打点计时器、重物(带纸带夹)、纸带(数条)、复写纸、导线、毫米刻度尺、学生电源．
四、实验步骤
1．按图所示把打点计时器固定在铁架台上，用导线把打点计时器与电源连接好．
2．把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，用手竖直提起纸带使重物停靠在打点计时器附近．
3．先接通电源，后松开手，让重物带着纸带自由下落．
4．重复几次，得到3～5条打好点的纸带．
5．选取点迹较为清晰，且第1、2两计时点间距接近 2__mm的一条纸带，纸带上第1个点记为O，然后在距离点O较远的地方选取相等时间间隔的点，依次标上1、2、3…用刻度尺测出对应的下落高度h1、h2、h3…
6．计算出各点对应的瞬时速度v1、v2、v3…
7．计算出各点对应的势能减少量mghn，并和动能增加量12mv2n进行比较.
要点1|注意事项和误差分析
1．注意事项
(1)实验中安装打点计时器时，限位孔必须在同一竖直线上，以减少摩擦阻力．打点计时器离地面高度约1 m，实验用的纸带60 cm左右即可．
第七章 9 实验：验证机械能守恒定律
9 实验：验证机械能守恒定律
[学习目标] 1.验证机械能守恒定律.2.熟悉瞬时速度的测量方法.3.能正确进行实验操作，分析实验数据得出结论，能定性地分析产生误差的原因.
一、实验原理
做自由落体运动的物体，在下落过程中，重力势能减少，动能增加，如果重力势能的减少量等于动能的增加量，就验证了机械能守恒定律. 二、实验器材
铁架台(带铁夹)、打点计时器、重物(带夹子)、纸带、复写纸、导线、毫米刻度尺、低压交流电源(4～6 V).
三、实验步骤
1.安装装置：按图1甲所示把打点计时器安装在铁架台上，用导线把打点计时器与电源连接好.
图1
2.打纸带：在纸带的一端把重物用夹子固定好，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手竖直提起纸带使重物停靠在打点计时器附近.先接通电源后释放纸带，让重物拉着纸带自由下落.重复几次，得到3～5条打好点的纸带.
3.选纸带：从打好点的纸带中挑选点迹清晰且开始的两点间距接近2 mm的一条纸带，在起始点标上0，以后任取间隔相同时间的点依次标上1、2、3….
4.测距离：用刻度尺测出0到1、2、3…的距离，即为对应下落的高度h1、h2、h3….
四、数据处理
1.计算各点对应的瞬时速度：根据公式vn＝hn＋1－hn－12T，计算出1、2、3…n点的瞬时速度v1、v2、v3…vn.
2.机械能守恒定律验证
方法一：利用起始点和第n点. 如果在实验误差允许范围内ghn＝12vn 2，则机械能守恒定律得到验证.
方法二：任取两点A、B.
如果在实验误差允许范围内ghAB＝12vB 2－12vA 2，则机械能守恒定律得到验证.
方法三：图象法(如图2所示).
图2
若在实验误差允许范围内图线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.
五、误差分析
本实验的误差主要是由纸带测量产生的偶然误差以及重物和纸带运动中的空气阻力及打点计时器的摩擦阻力引起的系统误差.
六、实验注意事项
1.打点计时器安装要稳固，并使两限位孔的中线在同一竖直线上，以减小摩擦阻力.
（完整版）验证机械能守恒定律
（完整版）验证机械能守恒定律
验证机械能守恒定律1、原理：mgh=12mv 2
2、误差分析：△E P ＞△E k ，由于要克服纸带与打点计时器之间
的摩擦⼒及空⽓阻⼒做功。3、数据处理：（1）作12
v 2—h 图像，图像斜率表⽰重⼒加速度g （2）通过纸带测量h ，并算出v ，验证mgh=12
mv 2 4、注意事项：
（1）实验器材：打点计时器（电磁10V 以下交流，电⽕花220V 交流）、学⽣电源、铁架台（包括铁夹）、纸带、附夹⼦的重锤、刻度尺、导线若⼲（不需要秒表，因为打点计时器本⾝就是计时仪器；不需要天平测质量，因为等式两边的m 可以约掉）
（2）实验前装置中纸带要竖直放置穿过限位孔，且重物靠近打点计时器
（3）重物选择体积⼩密度⼤的物体（如重锤）
（4）实验时先接通电源，后释放纸带
（5）取1、2两点间距接近2mm 的纸带测量（h=1/2gt 2=1/2×10×0.022=0.002m=2mm ，说明阻⼒⼩，接近于⾃由落体）
（6）实验结论：在实验误差允许的范围内机械能守恒
（7）误差分析：△E P ＞△E k ，由于要克服纸带与打点计时器之间的摩擦⼒及空⽓阻⼒做功 △E P ＜△E k ，计时起点的速度不为零（⽐如先释放纸带，再接通电源）
（8）数据处理：若纸带初始⼀段不清晰，可以从点迹清晰处开始取⼀段研究，则原理式变
为mg △h=12mv 22—12mv 12 （9）注意有效数字（保留X 位有效数字；保留X 位⼩数）
1、如图所⽰为“⽤打点计时器验证机械能守恒定律”的实验装置．
（1）若已知打点计时器的电源频率为50 Hz ，当地的重⼒加速度取g ＝9.80 m/s 2，重物质量为0.2 kg.实验中得到⼀条点迹清晰的纸带如图所⽰，打P 点时，重物的速度为零，A 、B 、C为另外3个连续点．根据图中的数据可知，重物由P点运动到B点，重⼒势能减少量ΔE p＝________J，动能的增加量ΔE k＝__________．(结果保留三位有效数字)
实验 验证机械能守恒定律
验证机械能守恒定律
【本讲释疑】机械能守恒定律是高中物理中重要的验证定律，作为一个实验考核是很经常的
事情，本讲将详细阐述实验原理，注意事项，实验的误差分析以及其他的验证方式！
【要点概述】
一、实验原理
1、在只有重力做功的自由落体运动中，物体的重力势能和动能互相转化，但总的机械能保
持不变．若物体某时刻瞬时速度为v
，下落高度为h
，则重力势能的减少量为mgh
，动能的
增加量为mv2
/2，看它们在实验误差允许的范围内是否相等，若相等则验证了机械能守恒定
律．
2、测量某点速度的方法（你知道吗？）
二、实验步骤
一、仪器安装
二、打纸带和选纸带
1．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地
方．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．
2．选纸带：分两种情况说明
(1)应选点迹清晰，且1、2两点间距离小于或接近2mm的纸带．若1、2两点间的距离大于
2mm，这是由于先释放纸带，后接通电源造成的．这样，第1个点就不是运动的起始点了，
这样的纸带不能选．
(2)用验证时，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，这样纸带上打出的第1、2两点间的距离是否为2mm就无关紧要了，所以只
要后面的点迹清晰就可选用。
三、数据处理及验证
1．数据处理：在起始点标上0，在以后各点依次标上1、2、3…用刻度尺测出对应下落高
度h1、h2、h3…利用公式
vn＝计算出点1、点2、点3……的瞬时速
度v1、v2、v3……
2．验证
方法一：利用起始点和第n
点计算．（请你说出验证方法。）
方法二：任取两点计算．（请你说出验证方法。）
方法三：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v2，然后以v2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据给出v2—h图线．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．
高中物理实验【验证机械能守恒定律】内容+典例
8 图1
图2
实验:验证机械能守恒定律
一、实验目的
通过实验验证机械能守恒定律．
二、实验原理
如图1所示，质量为m的物体从O点自由下落，以地面作为零重力势能面，如果忽略空气阻力，下落过程中任意两点A和B的机械能守恒
即12mv2A＋mghA＝12mv2B＋mghB
上式亦可写成12mv2B－12mv2A＝mghA－mghB.
等式说明，物体重力势能的减少等于动能的增加．为了方便，可以直接
从开始下落的O点至任意一点(如图1中A点)来进行研究，这时应有：12mv2A＝mgh，即为本
实验要验证的表达式，式中h是物体从O点下落至A点的高度，vA是物体在A点的瞬时速度．
三、实验器材
打点计时器，低压交流电源，带有铁夹的铁架台，纸带，复写纸，带夹子的重物，刻度尺，导线两根．
四、实验步骤
1．安装置：按图2将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上，接好电路．
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地方．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：分两种情况说明
(1)用12mv2n＝mghn验证时，应选点迹清晰，且1、2两点间距离略小于或接近2 mm的纸带．
(2)用12mv2B－12mv2A＝mgΔh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，只要后面的点迹清晰就可选用．
五、数据处理
方法一：利用起始点和第n点计算
代入mghn和12mv2n，如果在实验误差允许的条件下，mghn和12mv2n相等，则验证了机械能守恒定律．
8 方法二：任取两点计算
(1)任取两点A、B测出hAB，算出mghAB.
(2)算出12mv2B－12mv2A的值．
(3)在实验误差允许的条件下，若mghAB＝12mv2B－12mv2A，则验证了机械能守恒定律．
方法三：图象法
高中物理第七章机械能守恒定律第九节实验：验证机械能守恒定律课堂探究学案新人教必修
第九节 实验：验证机械能守恒定律
课堂探究
探究一 实验注意事项
1．先接通电源打点，后释放纸带。
2．选取纸带：(1)选择开始的一段时，要验证的是12mv2n＝mghn，必须保证纸带上的第一点为重物静止释放时打的点，所以前两个点的间距为h＝12gt2＝12×10×(0.02)2 m＝2 mm。
(2)选择运动中的一段时，要验证的是12mv2m－12mv2n＝mghmn，这时选择纸带不需要满足前两点间距为2 mm。
3．计算速度时不能用v＝gt或v＝2gh，否则就犯了用机械能守恒定律去验证机械能守恒的错误。
4．测量下落高度时，为减小实验误差，后边的点应距起点O较远，在测量各点到O点的距离时，应当用刻度尺从O点量起，一次性读出各点到O点的距离。
探究二 数据处理
1．求瞬时速度
由公式vn＝hn＋1－hn－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．守恒验证
方法一：利用起始点。
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，则机械能守恒定律得到验证。
方法二：任取两点。
(1)任取两点A、B，测出hAB，求出ghAB。
(2)求出A、B两点的瞬时速度，求出12v2B－12v2A的值。
(3)如果在实验误差允许的范围内，ghAB＝12v2B－12v2A，则机械能守恒定律得到验证。
方法三：图象法。
从纸带上选取多个点，测量从第一个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。
探究三 误差分析
1．测量长度会带来偶然误差。减小偶然误差的办法：
(1)测距离都应从O点测起；
(2)多次测量取平均值；
(3)选取的计数点应尽可能离O点远些，以减小相对误差。
机械能守恒定律实验
实验 验证机械能守恒定律
【目标要求】
一、知识与技能
1．理解实验的设计思路，明确实验中需要测量的物理量。
2．知道实验中选取测量点的有关要求，会根据实验中打出的纸带测定物体下落的距离，掌握测量物体运动的瞬时速度的方法。
3．能正确进行实验操作，能够根据实验数据的分析中得出实验结论。
4．能定性地分析产生实验误差的原因，并会采取相应的措施减小实验误差。
二、过程与方法
通过验证机械能守恒定律，体验验证过程与物理学的研究方法。
三、情感、态度与价值观
通过亲自实践，培养学生观察和实践能力，培养学生实事求是的态度和正确的科学观。
【教学重难点】
1．验证机械能守恒定律的实验原理。
2．验证机械能守恒定律的误差分析及如何减小实验误差的方法。
【教学方法】
学生分组实验。
【教学过程】
一、导入新课
上节课我们学习了机械能守恒定律，掌握了机械能守恒定律的条件和公式。这节课我们通过实验来验证一下机械能守恒定律。
二、进行新课
实验目的：通过研究物体自由下落过程中动能与势能的变化，验证机械能守恒定律。
实验原理：用天平测出重物的质量，纸带上某两点的距离等于重物下落的高度，这样就可以得到重物下落过程中势能的变化。重物的速度可以用大家熟悉的方法从纸带测出（即每计数点的瞬时速度），这样就得到它在各点的动能。比较重物在某一过程的初末状态动能变化与势能变化的多少，就能验证机械能是否守恒。
需用的实验仪器：（请在所需仪器右面打√对号）
1秒表 2纸带 3刻度尺 4天枰
5打点计时器 6复写纸片 7导线、电键 8带有铁夹的铁架台
9带铁夹的实心重锤 10带铁夹的空心重锤 11交流220v,50Hz电源
12高压交流电源
主要实验步骤及注意事项：
次序 主要步骤 注意事项 备注 改进措施
1 用天平称出重锤的质量。
7-9实验：验证机械能守恒定律
题组一 实验原理和操作
1．该实验步骤编排如下，其中有些是必要的，有些是不必要的，根据实验，请选出必要的步骤，并按正确的操作顺序把它们前面的字母填写在题后的空格上．
A．用天平称出重锤的质量
B．把纸带固定到重锤上，并把纸带穿过打点计时器，然后提升到一定高度
C．断开电源，拆掉导线，整理仪器
D．断开电源，更换纸带，再重做两次
E．用秒表测出重锤下落的时间
F．在三条纸带中选出合适的一条，用直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．把打点计时器固定在桌边的铁架台上
________________________.
答案：I、G、B、H、D、F、C
图7－9－5
2．(2010·安徽卷)利用图7－9－5装置进行验证机械能守恒定律的实验时，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，测算出瞬时速度v，并通过h＝v22g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，测算出瞬时速度v.
以上方案中只有一种正确，正确的是________．(填入相应的字母)
答案：d
题组二 数据处理和误差分析
3．下列关于“验证机械能守恒定律”实验中实验误差的说法，正确的是( )
A．重锤的质量称量不准会造成很大误差
B．重锤的质量选用得大些，有利于减小误差 C．重锤的质量选用得小些，有利于减小误差
D．先松开纸带让物体下落，再让打点计时器工作，会造成较大误差