【配套K12】广东省佛山市高中物理 第四章 机械能和能源 第5节 验证机械能守恒定律学案 粤教版必修2
高中物理必修二 第四章 第五节 机械能守恒定律
√A.下落至C处速度最大
B.由A至D的过程中机械能守恒
√C.由B至D的过程中，动能先增大后减小 √D.由A运动到D时，重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量
小球从B至C过程，重力大于弹力，合力向下，小球做加速 运动，小球从C至D过程，重力小于弹力，合力向上，小球 做减速运动，所以小球由B至D的过程中，动能先增大后减 小，在C点动能最大，速度最大，故A、C正确； 由A至B下落过程中小球只受重力，其机械能守恒，从B至D过程，小 球和弹簧组成的系统机械能守恒，但小球的机械能不守恒，故B错误； 在D位置小球速度减小到零，小球的动能为零，则从A运动到D时，小 球重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量，故D正确.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
题图丁中，不计细绳与滑轮间的摩擦和滑轮质量时，绳子 张力对A做负功，对B做正功，代数和为零，空气阻力对A、 B均做负功所以A、B组成的系统机械能减少，故D错误.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
4.(多选)如图所示，一轻弹簧一端固定于O点，另一端系一重物，将重物 从与悬点O在同一水平面且弹簧保持原长的A点无初速度释放，让它自由 摆下，不计空气阻力，在重物由A点摆到最低点的过程中
答案 32 J 对弹簧和木块组成的系统由机械能守恒定律有12mv02＝12mv12＋Ep1 则 Ep1＝12mv02－12mv12＝32 J.
例4 (多选)如图，一根轻弹簧下端固定，竖立在水平面上.其上方A位置有
一小球，小球从静止开始下落到B位置接触弹簧的上端，在C位置小球所
受弹力大小等于重力，在D位置小球速度减小到零.不计空气阻力，弹簧
针对训练 (多选)如图所示，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是
高中物理第四章第5节验证机械能守恒定律实验报告素材粤教版必修2
第5节验证机械能守恒定律一、实验介绍1．实验目的：验证机械能守恒定律。
2．实验原理：本实验验证极其简单情形下的机械能守恒──自由落体运动。
而且，针对的是及其特殊的过程──从释放点到某位置。
二、实验器材：铁架台(带铁夹)、电火花打点计时器、电源、重锤(带纸带夹子)、纸带几条、刻度尺。
活动三：学生进行实验三、实验步骤：1、按图架稳打点计时器，并将打点计时器接入电源；2、将纸带的一端用小夹子固定在重物上，使另一端穿过计时器的限位孔，用手竖直提着纸带，使重物静止在靠近计时器的地方；3、接通电源，松开纸带，让重物自由下落，计时器就在纸带上打下一系列小点；4、换几条纸带，重做上面的实验；5、从几条打上了点的纸带上挑选第一、二两点间的距离接近2 mm且点迹清晰的纸带进行测量，先记下打第一个点的位置0(或A)，再任意取1、2、3、4、5五个点，用刻度尺量出各点到0的距离，并计算它们对应的重力势能填入表格；6、计算各点对应的瞬时速度和动能并填入表格；7、比较重力势能减少量和动能的增加量，得出结论；8、实验完毕，整理器材。
四、数据处理与分析依据刚才的实验，我们采集整理以下信息：各计数点 1 2 3 4 5下落高度h/m速度————v/(m·s-1)mgh/J ————mv2/J ————实验结论：思考4:可以回避起始点吗（即处理纸带时可以不用到起始点吗）?图象法处理数据;五、误差分析1、偶然误差：测量长度时会带来误差.2、系统误差：实验中重物和纸带下落过程中要克服阻力（主要是打点计时器的阻力）做功，故动能的增加量ΔE K必定稍小于势能的减少量ΔE P。
完成如下思考题：（1）为进行“验证机械能守恒定律”的实验，有下列器材可供选用：铁架台，打点计时器，复写纸，纸带，秒表，低压直流电源，导线，电键，天平。
其中不必要的器材有：；缺少的器材是。
（2）在验证机械能守恒定律时，如果以v2／2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的图线应是，才能验证机械能守恒定律，其斜率等于的数值。
2019-2020年高一物理第四章 第5节验证机械能守恒定律教案 粤教版 必修2
2019-2020年高一物理第四章 第5节验证机械能守恒定律教案 粤教版 必修2一、教学目的： 1．知识与技能(1)知道机械能守恒定律的内容和意义．应向学生说明定律有两层意思：一是动能和势能可以相互转化，二是总机械能守恒．(2)知道机械能守恒的条件：只有重力和弹力做功，只发生动能和势能的相互转化． （3）通过验证机械能守恒定律进一步加深对机械能守恒条件的理解。
2．过程与方法(1)通过这个开放型实验，了解学生对所学知识的掌握和灵活应用程度，了解学生对实验仪器的作用和使用的掌握情况．(2)根据学生设计的实验方案，了解学生对机械能守恒条件的理解程度，学会怎样减小实验误差．(3)通过实验，使学生学会处理和解决实际问题的一般思路和方法． 3．情感、态度与价值观(1)通过这个开放型实验，培养学生的创新意识和探索能力．(2)通过汇报与交流，使学生了解实验方案的不足，实际操作的不便，促使学生对实验方案和实验步骤进行改进，提高实验的准确性．二、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。
三、教学过程：（一）复习知识，引入新课：1．机械能守恒定律在本实验中具体表达式：在图1中，质量为m 的物体从O 点自由下落，以地作零重力势能面，下落过程中任意两点A 和B 的机械能分别为：E A =A A mgh mV +221, E B =B B mgh mV +221 如果忽略空气阻力，物体下落过程中的机械能守恒，于是有E A =E B ，即A A mgh mV +221=B B mgh mV +221 上式亦可写成B A A B mgh mgh mV mV -=-222121该式左边表示物体由A 到B 过程中动能的增加，右边表示物体由A 到B 过程中重力势能的减少。
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：mgh mV A =221----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，V A 是物体在A 点的瞬时速度。
高中物理第四章机械能和能源实验：验证机械能守恒定律新名师一等奖公开课教学课件
四、实验步骤 1．安装置：按图 1 甲把电火花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：在纸带的一端用夹子把重物固定好，另一端穿 过计时器的限位孔，用手竖直提起纸带使重物停靠在计时器附 近。先接通电源后放手，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．方法三：图像法 计算各计数点12v2，以12v2 为纵轴，以各计数点到第一个点 的距离 h 为横轴，根据实验数据绘出12v2-h 图线。 若在误差许可的范围内图像是一条过原点且斜率 为 g 的直线，如图 2 所示，则验证了机械能守恒 定律。
图2
六、误差分析 1．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计时器的摩擦阻力引起的系统误差。 2．测量时采取多次测量求平均值的方法来减小偶然误差，安 装打点计时器使两限位孔中线竖直，并且选择质量适当大些、体 积尽量小些的重物来减小系统误差。
[解析] (1)要验证从第 2 点到第 6 点之间的纸带对应重物的 运动过程中机械能守恒，应测出第 2 点到第 6 点的距离 h26，要 计算第 2 点和第 6 点的速度 v2 和 v6，必须测出第 1 点到第 3 点 之间的距离 h13 和第 5 点到第 7 点之间的距离 h57，机械能守恒的 表达式为 mgh26＝12mv62－12mv22。
[答案] (1)第 2 点到第 6 点之间的距离 h26 第 1 点到第 3 点之间的距离 h13 第 5 点到第 7 点之间的距离 h57 第 2 点的瞬时速度 v2 第 6 点的瞬时速度 v6 mgh26＝12mv62－12mv22
(2)ADBCEF
[例 2] (全国乙卷)某同学用图 4(a)所示的实验装置验证机械能守恒 定律，其中打点计时器的电源为交流电源，可以使用的频率有 20 Hz、30 Hz 和 40 Hz。打出纸带的一部分如图(b)所示。
高中物理 第五节 验证机械能守恒定律课件 粤教版必修2
速度
第二十六页，共30页。
考点(kǎo diǎn)篇
D．用刻度尺测出物体下落的高度h，根据做匀速直线运
动时纸带上某点的瞬时速度等于这点(zhè diǎn)前后相邻两点间
的平均速度，测算出瞬时速度v
(3)对实验中要注意的事项，正确合理的一项是________．
栏
A．重物的质量越小越好
目
链
接
B．释放前必须保持提起的纸带处于竖直位置
第十九页，共30页。
考点
(kǎo diǎn)篇
(3) 实 验 中 产 生 系 统 误 差 的 原 因 主 要 是
______纸__带__(_z_h_ǐ_d_à_i_)_通__过__打__点__计__时__器__时__有___摩__擦，阻使力重物获得的
动能____小__于______重物减少的重力势能．为减小误差，悬挂
5．本实验不需测质量与时间，故不需要天平(tiānpíng)
与秒表．
第二十二页，共30页。
考点
(kǎo diǎn)篇
6．瞬时速度 vn，只能用 vn＝hn＋12－Thn－1，而不用 vn＝gtn 或 vn
＝ 2ghn计算．原因如下：
(1)若用 vn＝gtn 或 vn＝ 2ghn算速度，实际是用理论上的 g 值代
(2)分别说明为什么得到的结果是重力势能减少量ΔEp稍大于重锤
动能的增加量ΔEk.
第二十九页，共30页。
考点
(kǎo diǎn)篇
答案
因为ΔEp＝mgh＝1.047m J，
ΔEk＝21mv52－21mv22＝21×2.062－12×1.4952m＝1.00m (J)
在实验误差允许范围内，ΔEp＝ΔEk，机械能守恒．
高中物理第四章机械能及其守恒定律5机械能守恒定律练习含解析粤教版
机械能守恒定律(25分钟·60分）一、选择题(本题共6小题,每题6分，共36分)1。
关于机械能守恒定律的适用条件,下列说法中正确的是（）A。
只有重力和弹力作用时，机械能才守恒B。
当有其他外力作用时,只要合外力为零,机械能守恒C。
除重力、系统内弹力外,当有其他外力作用时,只要其他外力不做功,机械能守恒D。
炮弹在空中飞行不计阻力时,仅受重力作用，所以爆炸前后机械能守恒【解析】选C。
机械能守恒的条件是“只有重力或系统内弹力做功"而不是“只有重力和弹力作用",“做功”和“作用”是两个不同的概念，A项错误，C项正确;物体受其他外力作用且合外力为零时,机械能可以不守恒,如拉一物体匀速上升，合外力为零,物体的动能不变，重力势能增加，故机械能增加，B项错误；在炮弹爆炸过程中产生的内能转化为机械能,机械能不守恒,故D项错误。
2。
(2020·海口高一检测)在同一位置以相同的速率把三个小球分别沿水平、斜向上、斜向下方向抛出,不计空气阻力,则落在同一水平地面时的速度大小()A。
一样大 B.水平抛的最大C.斜向上抛的最大D.斜向下抛的最大【解析】选A。
不计空气阻力，小球在空中只受重力作用，机械能守恒。
抛出时高度、速度大小相等,落地时速度大小一定相等。
3。
（2020·汕尾高一检测）美国的NBA篮球赛非常精彩,吸引了众多观众,观众经常能看到这样的场面:在终场前0.1 s的时候,运动员把球投出且准确命中，获得比赛的最后胜利。
已知球的质量为m，运动员将篮球投出，球出手时的高度为h1、动能为E k，篮筐距地面高度为h2。
不计空气阻力。
则篮球进筐时的动能为()A。
E k+mgh2-mgh1 B.E k+mgh1-mgh2C。
mgh2+mgh1—E k D.mgh2-mgh1-E k【解析】选B。
篮球机械能守恒,有：mgh1+E k=mgh2+E k2，解得：E k2=E k+mgh1-mgh2,故A、C、D错误，B正确。
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2.实验器材：铁架台、摆球、铅笔、DISLab 实验仪 一套、贴有方格纸的木板、刻度尺.组装后如下图所示.
3.实验设计：在铁架台上端用铁架悬挂一个摆球，在 方格纸上确定 4 至 5 个点作为测量点，分别安装光电传感 器，并使之与数据采集器相连接，让小球从某一高度向 下摆动.分别测定摆球在摆动过程中任意时刻的动能和重 力势能，研究机械能的总量有什么特点.
测量瞬时速度 v 的方法是，物体做匀变速直线运动， 在某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度.如测 定第 n 点的瞬时速度的方法是：测出第 n 点前后两段相邻 相等时间 T 内下落的距离 sn 和 sn＋1，由公式 vn＝sn＋2Tsn＋1＝ hn＋12－Thn－1即可求出，如图所示.
三、实验器材 铁架台（带铁夹）、电源、重锤（带纸带夹子）、电 磁打点计时器、纸带、复写纸、刻度尺、导线.
（2）A.由于要测量纸带上计数点间的距离，所以需 要用到刻度尺，A 正确；B.打点计时器可以记录重物下落 的时间，所以不需要秒表，B 错误；C.根据12mv22－12mv21＝
mgh 可知，在不需要求出动能的增加量与重力势能的减 少量的具体数据时，可以不测质量，C 错误；D.本实验不 需要测量力的大小，所以不需要弹簧测力计，D 错误.
动能增加量为12mv2B－12mv2A，计算 ghAB 和12v2B－12v2A，如果
18学年高中物理第四章机械能和能源第五节验证机械能守恒定律检测粤教版必修2
第五节验证机械能守恒定律1．在“验证机械能守恒定律”的实验中，下列说法或做法正确的是( )A．必须用秒表测重物下落的时间B．选用质量小的重物可减小实验误差C．实验时必须先用天平测出重物的质量D．实验中不得用公式v＝2gh求下落高度h时的速度解析：实验中通过打点计时器计算时间，不需要秒表，A错误．实验供选择的重物应该是相对质量较大、体积较小的物体，这样能减少摩擦阻力的影响，B错误．因为是比较mgh、1mv2的大小关系，故m可约去，不需要测出重物的质量，C错误．若用公式v＝2gh求下落2高度h时的速度，表明就已经承认了机械能守恒，这与本实验“验证机械能守恒定律”的目的矛盾，D对．答案：D2．下列关于“验证机械能守恒定律”实验的实验误差的说法，正确的是( )A．重物质量的称量不准会造成较大误差B．重物质量选用得大些，有利于减小误差C．重物质量选用得较小些，有利于减小误差D．打点计时器选用电磁打点计时器比电火花计时器误差要小解析：为减小实验误差，重物应选质量大些的，且重物质量不需称量，A、C错，B正确；电磁打点计时器的振针与纸带间有摩擦，电火花计时器对纸带的阻力较小，故选用电磁打点计时器误差大些，D错误．答案：B3.(多选)用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律，在下面所列举的该实验的几个操作步骤中，没有必要进行的或者错误的步骤是( )A．按照图示的装置安装器件B ．将打点计时器接到学生电源的交流输出端上C ．用天平测量出重物的质量D ．先放手让纸带和重物下落，再接通电源开关E ．在打出的纸带上，依据打点的先后顺序选取A 、B 、C 、D 四个合适的相邻点，通过测量计算得出B 、C 两点的速度为v B 、v C ，并测出B 、C 两点间的距离为hF ．在误差允许范围内，看减少的重力势能mgh 是否等于增加的动能12mv 2C －12mv 2B ，从而验证机械能守恒定律解析：步骤C 不必要，因为根据测量原理，重物的动能和势能表达式中都包含了质量m ，可以约去，所以不必测量重物的质量，步骤D 错，应先接通电源，待打点计时器工作稳定后再释放纸带．答案：CD4．在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，使质量为m ＝1.00 kg 的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带如图所示．O 为第1个点，A 、B 、C 为从合适位置开始选取连续点中的三个点．已知打点计时器每隔0.02 s 打一个点，当地的重力加速度为g ＝9.80 m/s 2，那么：(1)根据图上所得的数据，应取图中O 点到________点来验证机械能守恒定律；(2)从O 点到(1)问中所取的点，重物重力势能的减少量ΔE p ＝________J ，动能增加量ΔE k ＝________J(结果保留三位有效数字)．解析：(1)由题图中所给数据只能计算出B 点的瞬时速度，故选OB 做研究．(2)v B ＝Δs AC Δt AC ＝23.23－15.552×0.02×10－2 m/s ＝1.92 m/s ，ΔE k ＝12mv 2B ＝12×1.00×1.922 J ＝1.84 J ，ΔE p ＝mgOB ＝1.00×9.80×19.20×10－2 J ＝1.88 J.答案：(1)B (2)1.88 1.845．用落体法验证机械能守恒定律的实验中：(1)运用公式12mv 2＝mgh 对实验条件的要求是__________，为达到此目的，所选择的纸带第1、第2两点间的距离应接近________．(2)若实验中所用重锤的质量m ＝1 kg ，打点纸带如图所示，打点时间间隔为0.02 s ，则记录B 点时，重锤的速度v B ＝________，重锤的动能E k ＝________，从开始下落起至B 点重锤的重力势能减少量是________，由此可得出的结论是___________________．(3)根据纸带算出相关各点的速度v ，下落距离h ，则以v 22为纵轴，以h 为横轴画出的图象应是( )解析：(1)重锤从静止开始自由下落时，在0.02 s 内的位移应为h ＝12gt 2＝12×9.8×0.022 m ≈2 mm.(2)v B ＝s AC 2T ＝（31.0－7.8）×10－32×0.02 m/s ＝0.58 m/s ，此时重锤的动能为E k ＝12mv 2B ＝12×1×0.582 J ＝0.168 J ，重锤的重力势能减少量为ΔE p ＝mgh B ＝1×9.8×17.6×10－3 J ＝0.172 J ．因此在误差允许的范围内，重锤的机械能守恒．(3)由机械能守恒定律可知，mgh ＝12mv 2，即验证机械能守恒定律成立，只需验证12v 2＝gh 即可．若以v 22为纵坐标，h 为横坐标，则图象是过原点且斜率为g 的直线，故选项C 正确． 答案：(1)打第一个点时重锤的初速度为零 2 mm(2)0.58 m/s 0.168 J 0.172 J 在误差允许的范围内，重锤的机械能守恒(3)C。
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教育配套资料K12 教育配套资料K12 第五节《验证机械能守恒定律》 一、学习目标 1、知道机械能守恒的内容、条件。 2、会根据要求设计实验 二、学习重点难点 体验实验的过程 三、课前预习（自主探究） 1. 实验原理：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可以相互转化，总的机械能守恒。设某时刻物体的瞬时速度为V，下落高度为h，则有： 。利用打点计时器测出重物下落时某时刻的 及下落的高度，即可验证机械能是否守恒。 2.实验器材：打点计时器、 、纸带、复写纸片、重物、 、带有夹子的铁架台、导线。
3.减小实验误差：应尽量减小重物下落时纸带所受的阻力。因此重锤应选______（填重、轻），纸带应_______放置。 4.(单选)关于“验证机械能守恒定律”的试验中，下列叙述正确的有（ ） A．天平测出重锤质量 B．采用直流低压电源 C．先接通电源，后释放纸带 D．测出重锤下落时间 5.(单选)在“验证机械能守恒定律”的实验中，通过计算得到的有 ( ) A．重锤质量 B．下落时间 C．重锤的下落高度 D．与下落高度对应的重锤的即时速度
四、课堂活动 （1）小组合作交流 知识点1 创新实验方案设计 验证机械能守恒定律的关键是在满足只有重力（或弹力）做功的前提条件，重力势能（或弹性势能）的变化同动能的变化在误差允许范围内相等，自由落体运动是最简单的机械能守恒问题。物体减小的重力势能可以通过测量物体下落的高度差计算，再利用平均速度与中间时刻瞬时速度的关系计算瞬时速度和动能的改变量。 除自由落体外，任何满足只有重力做功的情况机械能都是守恒的，因自由落体法阻力较
图4-5-1 教育配套资料K12 教育配套资料K12 大，且下落时间较短，不便观察。为提高实验精确度可以选择在气垫导轨上操作实验，如图4-5-1所示，滑块与气垫导轨间的摩擦力非常小，几乎为零，这样滑块在导轨上滑动时就等效为只有重力做功。我们只需要测出气垫导轨上 的高度差就可测出重力势能的减小量，再利用光电门测出滑块 的时间，利用平均速度与中间时刻瞬时速度的关系计算 和 的改变量。通过比较经过两个光电门时减少的重力势能和增加的动能即可验证机械能是否守恒。 同理，平抛运动等只要满足只有重力做功也可验证机械能守恒定律。
重点归纳 1.用气垫导轨验证机械能守恒定律 (1)在该实验中选取气垫导轨、光电门、数字计时器等器材，如图4－5－1所示安装实验装置，图中m为滑块质量，l为挡光板长度，G1、G2为光电门． (2)将滑块从轨道上端某一处滑下，测出它通过光电门G1和G2时的速度v1和v2，可得到
G1到G2这段位移中滑块的动能增量ΔEk＝12mv22－12mv21.
(3)再算出G1到G2这段位移中滑块重力势能的减少量ΔEp，比较ΔEk和ΔEp，得到ΔEk
＝ΔEp的结论，从而证明机械能守恒．
2. 利用平抛运动验证机械能守恒定律 (1)运用如图4－5－2所示的装置，让小球从光滑斜轨道的某一高度处由静止开始滚下．小球离开轨道时做平抛运动． (2)测出图中平台高度H、小球在光滑斜轨道上由静止开始滚下时离平台的高度h以及小球做平抛运动时的水平位移s.
(3)由H＝12gt2算出小球做平抛运动的时间，再由v＝st算出小球离开轨道时的速度v. (4)比较mgh和12mv2的大小，即比较gh和12v2的大小，若gh＝12v2，则可以验证机械能守恒． 知识点2 实验注意事项及数据分析 误差分析及数据处理方法 1．落体法验证机械能守恒定律的注意事项 (1)安装打点计时器时，必须使穿纸带的两限位孔在同一竖直线上，以减少纸带和限位孔的摩擦． (2)纸带应保持竖直，平直不卷曲，避免人为增大摩擦阻力． (3)纸带选取：点迹清晰、点成一线及第1、2点间间距接近2 mm这样的纸带最合适．
图4－5－2 教育配套资料K12 教育配套资料K12 (4)测量下落高度时，必须从起点开始算． (5)实验中数据比较式为ghn和12v2n，不需要进行物体质量的测量，物体的质量选取要尽量大些，以减小因摩擦造成的相对误差． (6)数据计算时，应注意重力加速度g取当地的值．
(7)式子v＝2gh是根据机械能守恒定律mgh＝12mv2得到的，而我们的实验目的是验证机械能守恒定律，显然，运用该式求解速度不妥． (8)不能用公式v＝gt求物体下落速度．该式认为物体下落的运动加速度为g，而实际上在实验中不可避免地受到各种摩擦力的作用，如计时器的限位孔与纸带的阻力等．因此下落的加速度必将小于g，而下落高度是直接测量值．这样得到的是机械能增加的结论，而有阻力作用时机械能应为减小的，故这种方法不能使用．
(2)数据处理除了数学分析以外，还可以用作图法来进行处理．
实验透视 用自由落体和打点计时器验证机械能守恒定律 【实验目的】 验证节能守恒定律 【实验原理】
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，但总的机械能守恒，若物体某时刻速度为v，下落高度为h，恒有： mgh=mv2/2 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，即可验证机械能是否守恒. 测定第n点的瞬时速度的方法是：测出第n点相邻的前、后两段相等时间T内下落的距离Sn和Sn+1，然后由公式vn=（Sn+Sn+1）/2T或由vn=（dn+1-dn-1）/2T算出（如图4-5-6所
图4-5-6
图4-5-7 教育配套资料K12
教育配套资料K12 示）. 【实验器材】
铁架台(带铁夹)，打点计时器，重锤(带纸带夹子)，纸带几条，复写纸片，导线，直尺，学生电源. 【实验步骤】
1. 1.按图3-5-7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.把纸带的一端用夹子固定在重锤上，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.先接通电源，后松手让重锤带着纸带自由下落. 4.重复几次，得到3～5条打好点的纸带 5.在打好点的纸带中挑选点迹清晰的一条纸带，在起点标上O，以后各点依次标上1、2、3、4、……用刻度尺测出对应下落高度h1、h2、h3、h4…… 6.应用公式Vn=（dn+1-dn-1）/2T计算各点对应的瞬时速度V1、V2、V3 7.计算各点对应的势能减少量mgh，和动能增量mv2n/2，进行比较. 【实验结论】 在实验误差允许的范围内，物体机械能守恒。 【注意事项】
1.实验中打点计时器的安装，两纸带限位孔必须在同一竖直线上，以减少摩擦阻力. 2.实验时，必须先接通电源，让打点计时器工作正常后才松手让纸带重锤下落. 3.打点记时器必须接交流电源. 4.重锤的选择应是质量较大，从而使重力远大于下落过程中所受的阻力，实现减小实验误差的目的. 5.选用纸带时应尽量挑第一、二点间距离接近2mm的纸带. 6.计算下落高度时，都必须从起始点算起。不能搞错，为了减小测量h的相对误差，选取的各个计数点要离起始点远一些，但纸带也不宜过长，有效长度可在60cm-80cm内. 7.因为实验要求第一个点对应重锤开始下落的时刻，这就要尽量使每点是清晰小点，为此提起纸带的手要保持不动，待接通电源，打点计时器正常工作后再松开纸带. 8.测量长度时，都必须从起始点开始，只进行一次刻度对齐，读出各点高度，实现减少测量次数多而带来的误差. 9.实验中，只要验证gh是否等于V2/2即可，不用测重锤的质量. 教育配套资料K12 教育配套资料K12 （2）课堂小测 单项选择题 1. 利用重锤下落验证机械能守恒定律的实验中，下列叙述正确的是 A．应该用天平称出物体的质量B．操作时应先接通打点计时器电源，再释放纸带 C．打点计时器应接220 V的直流电源 D．应用停表测量物体下落的时间 2．运用落体法验证机械能守恒定律实验时，对重锤的要求，下列说法不正确的是 A．质量较大的 B．密度较大的 C．体积较小的 D．质量、体积、密度对实验结论没有影响 3．在利用落体法验证机械能守恒定律的实验中，运用仪器直接测量的物理量有 A．重锤质量 B．重锤下落的高度 C．重锤下落的瞬时速度 D．重锤下落的时间 4．实验时，发现重锤减小的势能总是大于重锤增加的动能，造成这种现象的主要原因是 A．选用的重锤质量过大 B．选用的重锤质量过小 C．空气对重锤的阻力和打点计时器对纸带的阻力影响过大 D．实验操作不细致，实验数据测量不准确 5. 在用落体法验证机械能守恒定律的实验中： (1)所用重锤的质量m＝1.0 kg，打点计时器所用电源频率为50 Hz，打下的纸带如图4－5－5所示(图中的数据为从起始点O到该点的距离)，则在打B点时，重锤的速度vB＝______m/s，重锤的动能EkB＝_____J，从开始下落到打B点时，重锤的势能减少量是_______J.(取两位有效数字) (2)根据纸带算出各点的速度v，量出下落距离h，则以v2为纵轴，以h为横轴，画出的图线应是下图所示中的( )
图4－5－5