高中物理動能定理教案

高三物理《探究動能定理驗證機械能守恒定律》教材分析。

高三物理《探究動能定理驗證機械能守恒定律》教材分析

考點21探究動能定理驗證機械能守恒定律
考點名片
考點細研究：本考點的命題要點有：(1)打點計時器的使用；(2)平衡摩擦力的方法；(3)紙帶數(shù)據(jù)處理；(4)圖象法處理實驗數(shù)據(jù)。其中考查到的如：20xx年全國卷Ⅰ第22題，20xx年全國卷Ⅱ第22題，20xx年江蘇高考第11題，20xx年浙江高考第21題，20xx年天津高考第9題，20xx年海南高考第11題等。
備考正能量：動能定理和機械能守恒是力學(xué)中的重要規(guī)律，實驗命題多集中在實驗原理、實驗步驟、實驗數(shù)據(jù)處理和誤差分析的考查上，瞬時速度的計算及實驗的改進與創(chuàng)新應(yīng)重點關(guān)注。

基礎(chǔ)與經(jīng)典
1．(多選)在用如圖所示的裝置做“探究功與速度變化的關(guān)系”的實驗時，下列說法正確的是()

A．為了平衡摩擦力，實驗中可以將長木板的左端適當墊高，使小車拉著穿過打點計時器的紙帶自由下滑時能保持勻速運動
B．為簡便起見，每次實驗中橡皮筋的規(guī)格要相同，拉伸的長度要一樣
C．可以通過改變橡皮筋的條數(shù)來改變拉力做功的數(shù)值
D．可以通過改變小車的質(zhì)量來改變拉力做功的數(shù)值
E．實驗中要先釋放小車再接通打點計時器的電源
F．通過分析打點計時器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的最大速度
G．通過分析打點計時器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的平均速度
答案ABCF
解析平衡摩擦力時，應(yīng)把長木板固定打點計時器的一端墊高，使小車托著紙帶下滑時所受到的阻力與重力沿長木板向下的分力平衡，A正確；為了計算功時方便，實驗中以一根橡皮筋做的功為單位功W，因此選用的橡皮筋規(guī)格要相同，且每根的拉伸長度也要相等，這樣可由橡皮筋的條數(shù)得到拉力做的功的數(shù)值，B、C正確，D錯誤；實驗中應(yīng)先接通電源，再釋放小車，E錯誤；測小車的速度時，應(yīng)測量橡皮筋恢復(fù)原長時的速度，故F正確，G錯誤。

一、基礎(chǔ)與經(jīng)典
2．“探究功與速度變化的關(guān)系”的實驗裝置如圖甲所示，當小車在一條橡皮筋作用下彈出時，橡皮筋對小車做的功記為W；當用2條、3條、4條……完全相同的橡皮筋并在一起進行第2次、第3次、第4次……實驗時，橡皮筋對小車做的功記為2W、3W、4W……每次實驗中小車獲得的最大速度可由打點計時器所打出的紙帶測出。

(1)關(guān)于該實驗，下列說法正確的是________。
A．打點計時器可以用干電池供電
B．實驗儀器安裝時，可以不平衡摩擦力
C．每次實驗小車必須從同一位置由靜止彈出
D．利用每次測出的小車最大速度vm和橡皮筋做的功W，依次作出Wvm、Wv、Wv，W2vm、W3vm……的圖象，得出合力做功與物體速度變化的關(guān)系
(2)如圖乙所示，給出了某次實驗打出的紙帶，從中截取了測量小車最大速度所用的一段紙帶，測得A、B、C、D、E相鄰兩點間的距離分別為AB＝1.48cm，BC＝1.60cm，CD＝1.62cm，DE＝1.62cm；已知相鄰兩點打點時間間隔為0.02s，則小車獲得的最大速度vm＝________m/s。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

答案(1)CD(2)0.81
解析(1)打點計時器必須用交流電，A項錯誤；實驗儀器安裝時，必須平衡摩擦力，B項錯誤；每次實驗小車必須從同一位置由靜止彈出，C項正確；根據(jù)所得數(shù)據(jù)分別作出橡皮筋所做的功W與小車獲得的最大速度或小車獲得的最大速度的平方、立方等圖象，找出合力做的功與物體速度變化的關(guān)系，D項正確。
(2)小車獲得的最大速度vm＝＝m/s＝0.81m/s。
3．用如圖甲所示的裝置“驗證機械能守恒定律”。

(1)下列物理量需要測量的是________，通過計算得到的是________(填寫代號)。
A．重錘質(zhì)量
B．重力加速度
C．重錘下落的高度
D．與下落高度對應(yīng)的重錘的瞬時速度
(2)設(shè)重錘質(zhì)量為m、打點計時器的打點周期為T、重力加速度為g。圖乙是實驗得到的一條紙帶，A、B、C、D、E為相鄰的連續(xù)點。根據(jù)測得的x1、x2、x3、x4寫出重錘由B點到D點重力勢能減少量的表達式________，動能增量的表達式________。
由于重錘下落時要克服阻力做功，所以該實驗的動能增量總是________(填“大于”“等于”或“小于”)重力勢能的減少量。
答案(1)CD(2)mg(x3－x1)小于
解析(1)重錘下落的高度用刻度尺直接測量，而與下落高度對應(yīng)的重錘的瞬時速度則需要利用打下的紙帶計算得出。
(2)重錘由B點到D點重力勢能減少量的表達式為ΔEp＝mg(x3－x1)，動能增量的表達式為ΔEk＝mv－mv＝m2－m2＝。由于重錘下落時要克服阻力做功，會有一部分機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故實驗的動能增量總是小于重力勢能的減少量。
4．為了探究合外力做功與物體動能改變的關(guān)系，某同學(xué)設(shè)計了如下實驗方案。
第一步：如圖甲所示，把木板一端墊起，滑塊通過細繩與一重錘相連，然后跨過定滑輪，重錘下連一紙帶，穿過打點計時器，調(diào)整木板傾角，直到輕推滑塊，滑塊沿木板向下勻速運動。

第二步：如圖乙所示，保持木板傾角不變，取下細繩和重錘，將打點計時器安裝在木板靠近滑輪處，將滑塊與紙帶相連，使紙帶穿過打點計時器。
第三步：接通電源，釋放滑塊，使滑塊由靜止開始加速運動，打出的紙帶如圖丙所示。其中打下計數(shù)點O時，滑塊的速度為零，相鄰計數(shù)點的時間間隔為T，A、B、C、D、E、F各點與O點的距離分別為x1、x2、x3、x4、x5、x6。
(1)打點計時器打E點時滑塊速度vE＝________。
(2)已知重錘質(zhì)量為m，當?shù)氐闹亓铀俣葹間，合外力在OE段對滑塊做的功WOE＝________。
(3)利用紙帶求出各段合外力對滑塊做的功W及A、B、C、D、E各點的速度v，以v2為縱軸，W為橫軸建立坐標系，作出v2W圖象，發(fā)現(xiàn)它是一條過坐標原點的直線，測得直線斜率為k，則滑塊質(zhì)量M＝________。
答案(1)(2)mgx5(3)
解析(1)根據(jù)中間時刻的瞬時速度等于這段時間內(nèi)的平均速度可得vE＝。
(2)本實驗中將重錘的重力當作合外力，合外力在OE段對滑塊做的功為mgx5。
(3)根據(jù)動能定理有W＝Mv2，可得v2＝W，所以＝k，M＝。
5.某同學(xué)利用豎直上拋小球的頻閃照片驗證機械能守恒定律，頻閃儀每隔0.05s閃光一次，如圖所標數(shù)據(jù)為實際距離，該同學(xué)通過計算得到不同時刻的速度如下表。

(當?shù)刂亓铀俣热?.8m/s2，小球質(zhì)量m＝0.2kg，結(jié)果保留3位有效數(shù)字)

時刻t2t3t4t5速度(m/s)4.994.483.98
(1)由頻閃照片上的數(shù)據(jù)計算t5時刻小球的速度v5＝________m/s。
(2)從t2到t5時間內(nèi)，重力勢能增量ΔEp＝________J，動能減少量ΔEk＝________J。
(3)在誤差允許的范圍內(nèi)，若ΔEp與ΔEk近似相等，即可驗證機械能守恒定律。由上述計算得ΔEp________(選填“”“”或“＝”)ΔEk，造成這種結(jié)果的主要原因是___________________________________
__________________________________________________________。
答案(1)3.48(2)1.241.28(3)存在空氣阻力
解析(1)v5＝×10－2m/s＝3.48m/s。
(2)重力勢能的增量ΔEp＝mgΔh，代入數(shù)據(jù)可得ΔEp＝1.24J，動能減少量為ΔEk＝mv－mv，代入數(shù)據(jù)可得ΔEk＝1.28J。
(3)由計算可得ΔEpΔEk，主要是由于存在空氣阻力。
6．某實驗小組利用如圖所示的實驗裝置來驗證鉤碼和滑塊所組成的系統(tǒng)機械能守恒，裝置中的氣墊導(dǎo)軌工作時可使滑塊懸浮起來，以減小滑塊運動過程中的阻力。實驗前已調(diào)整氣墊導(dǎo)軌底座保持水平，實驗中測量出的物理量有：鉤碼的質(zhì)量m、滑塊的質(zhì)量M、滑塊上遮光條由圖示初始位置到光電門的距離x。

(1)若用游標卡尺測得遮光條的寬度為d，實驗時掛上鉤碼，將滑塊從圖示初始位置由靜止釋放，由數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電門的時間Δt，則可計算出滑塊經(jīng)過光電門時的速度為________。
(2)要驗證系統(tǒng)的機械能守恒，除了已經(jīng)測量出的物理量外還需要已知________。
(3)本實驗通過比較________和________在實驗誤差允許的范圍內(nèi)相等(用物理量符號表示)，即可驗證系統(tǒng)的機械能守恒。
答案(1)(2)當?shù)氐闹亓铀俣?br> (3)mgx(M＋m)
解析(1)根據(jù)極短時間內(nèi)的平均速度等于瞬時速度，可知滑塊經(jīng)過光電門的速度大小v＝。
(2)以鉤碼和滑塊所組成的系統(tǒng)為研究對象，其重力勢能的減小量為mgx，系統(tǒng)動能的增量為(M＋m)v2＝(M＋m)，可知還需要知道當?shù)氐闹亓铀俣取?br> (3)驗證重力勢能的減小量mgx和動能的增加量
(M＋m)是否相等即可。
二、真題與模擬
7．20xx·全國卷]某物理小組對輕彈簧的彈性勢能進行探究，實驗裝置如圖a所示：輕彈簧放置在光滑水平桌面上，彈簧左端固定，右端與一物塊接觸而不連接，紙帶穿過打點計時器并與物塊連接。向左推物塊使彈簧壓縮一段距離，由靜止釋放物塊，通過測量和計算，可求得彈簧被壓縮后的彈性勢能。

(1)實驗中涉及下列操作步驟：
把紙帶向左拉直
松手釋放物塊
接通打點計時器電源
向左推物塊使彈簧壓縮，并測量彈簧壓縮量
上述步驟正確的操作順序是______(填入代表步驟的序號)。
(2)圖b中M和L紙帶是分別把彈簧壓縮到不同位置后所得到的實際打點結(jié)果。打點計時器所用交流電的頻率為50Hz。由M紙帶所給的數(shù)據(jù)，可求出在該紙帶對應(yīng)的實驗中物塊脫離彈簧時的速度為________m/s。比較兩紙帶可知，________(填“M”或“L”)紙帶對應(yīng)的實驗中彈簧被壓縮后的彈性勢能大。

答案(1)(2)1.29M
解析(1)實驗中應(yīng)先向左推物塊使彈簧壓縮，測量彈簧的壓縮量，然后把紙帶向左拉直，再接通打點計時器電源，等打點穩(wěn)定后，再松手釋放物塊，使其向右滑動，因此步驟為。
(2)由于物塊離開彈簧時的速度最大，因此M紙帶對應(yīng)的實驗中物塊脫離彈簧時的速度為v＝＝1.29m/s。由于彈簧壓縮量越大，彈性勢能越大，因此推開物塊后，彈簧彈性勢能轉(zhuǎn)化成物塊的動能越多，物塊離開彈簧后獲得的速度越大，打的點間距越大，因此M紙帶對應(yīng)的實驗中彈簧被壓縮后的彈性勢能大。
8．20xx·江蘇高考]某同學(xué)用如圖1所示的裝置驗證機械能守恒定律。一根細線系住鋼球，懸掛在鐵架臺上，鋼球靜止于A點。光電門固定在A的正下方，在鋼球底部豎直地粘住一片寬度為d的遮光條。將鋼球拉至不同位置由靜止釋放，遮光條經(jīng)過光電門的擋光時間t可由計時器測出，取v＝作為鋼球經(jīng)過A點時的速度。記錄鋼球每次下落的高度h和計時器示數(shù)t，計算并比較鋼球在釋放點和A點之間的勢能變化大小ΔEp與動能變化大小ΔEk，就能驗證機械能是否守恒。

(1)用ΔEp＝mgh計算鋼球重力勢能變化的大小，式中鋼球下落高度h應(yīng)測量釋放時的鋼球球心到________之間的豎直距離。
A．鋼球在A點時的頂端
B．鋼球在A點時的球心
C．鋼球在A點時的底端
(2)用ΔEk＝mv2計算鋼球動能變化的大小。用刻度尺測量遮光條寬度，示數(shù)如圖2所示，其讀數(shù)為________cm。某次測量中，計時器的示數(shù)為0.0100s，則鋼球的速度為v＝________m/s。

(3)下表為該同學(xué)的實驗結(jié)果：

ΔEp(×10－2J)4.8929.78614.6919.5929.38ΔEk(×10－2J)5.0410.115.120.029.8
他發(fā)現(xiàn)表中的ΔEp與ΔEk之間存在差異，認為這是由空氣阻力造成的。你是否同意他的觀點？請說明理由。
____________________________________________________________
____________________________________________________________
(4)請你提出一條減小上述差異的改進建議。
________________________________________________________________________________________________________________________
答案(1)B(2)1.50(1.49～1.51都算對)1.50(1.49～1.51都算對)
(3)不同意，因為空氣阻力會造成ΔEk小于ΔEp，但表中ΔEk大于ΔEp。
(4)分別測出光電門和球心到懸點的長度L和l，計算ΔEk時，將v折算成鋼球的速度v′＝v。
解析(1)要測量鋼球下落的高度，應(yīng)測量開始釋放時鋼球的球心到鋼球在A點時球心的豎直距離，選B。
(2)根據(jù)題圖可知，遮光條的寬度為d＝1.50cm，若計時器的示數(shù)為0.0100s，則鋼球的速度v＝＝m/s＝1.50m/s。
(3)由于空氣阻力的存在，鋼球下落過程中克服空氣阻力做功，因此動能的增加量會小于重力勢能的減少量，而題中表格數(shù)值表明動能的增加量大于重力勢能的減少量，顯然誤差不是由于空氣阻力造成的，而是由遮光條在鋼球的下面，測得的速度比鋼球的實際速度大造成的。
(4)分別測出光電門和球心到懸點的長度L和l，計算ΔEk時，將v折算成鋼球的速度v′＝v。
9．20xx·浙江高考]甲同學(xué)準備做“驗證機械能守恒定律”實驗，乙同學(xué)準備做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗。

(1)圖1中A、B、C、D、E表示部分實驗器材，甲同學(xué)需在圖中選用的器材__________；乙同學(xué)需在圖中選用的器材________。(用字母表示)

(2)乙同學(xué)在實驗室選齊所需器材后，經(jīng)正確操作獲得如圖2所示的兩條紙帶和。紙帶________的加速度大(填“”或“”)，其加速度大小為________。
答案(1)ABBDE
(2)2.5m/s2(2.3～2.7m/s2均可)
解析(1)要采用落體法做“驗證機械能守恒定律”實驗，需要下落的重物A和計時用的打點計時器B；要做“探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系”實驗，需要研究對象小車D，拉動小車的鉤碼E及計時用的打點計時器B。
(2)紙帶的加速度大小為
a1＝
＝m/s2
＝2.5m/s2，
紙帶的加速度大小為
a2＝
＝m/s2
＝1.25m/s2，
因此紙帶的加速度大，大小為2.5m/s2。
10.20xx·廣州模擬]某同學(xué)利用下述裝置對輕質(zhì)彈簧的彈性勢能進行探究：一輕質(zhì)彈簧放置在光滑水平桌面上，彈簧左端固定，右端與一小球接觸而不相連；彈簧處于原長時，小球恰好在桌面邊緣，如圖a所示。向左推小球，使彈簧壓縮一段距離后由靜止釋放；小球離開桌面后落到水平地面。通過測量和計算，可求得彈簧被壓縮后的彈性勢能。www.lvshijia.net

圖a
回答下列問題：
(1)本實驗中可認為，彈簧被壓縮后的彈性勢能Ep與小球拋出時的動能Ek相等。已知重力加速度大小為g。為求得Ek，至少需要測量下列物理量中的________(填正確答案標號)。
A．小球的質(zhì)量m
B．小球拋出點到落地點的水平距離s
C．桌面到地面的高度h
D．彈簧的壓縮量Δx
E．彈簧原長l0
(2)用所選取的測量量和已知量表示Ek，得Ek＝______。

圖b
(3)圖b中的直線是實驗測量得到的sΔx圖線。從理論上可推出，如果h不變，m增加，sΔx圖線的斜率會________(填“增大”“減小”或“不變”)；如果m不變，h增加，sΔx圖線的斜率會________(填“增大”“減小”或“不變”)。由圖b中給出的直線關(guān)系和Ek的表達式可知，Ep與Δx的________次方成正比。
答案(1)ABC(2)(3)減小增大2
解析(1)由平拋運動規(guī)律得h＝gt2，s＝vt，解得小球拋出時的速度v＝s，則小球拋出時的動能Ek＝mv2＝，所以需要測量的物理量是小球的質(zhì)量m、小球拋出點到落地點的水平距離s、桌面到地面的高度h，A、B、C三項正確。
(2)由(1)可知，Ek＝。
(3)如果h不變，m增加，那么小球平拋運動的時間不變，當Δx為某一值時，小球獲得的初速度減小，做平拋運動的水平位移減小，圖線的斜率會減小；如果m不變，h增加，那么當Δx為某一值時，小球獲得的初速度不變，小球平拋運動的時間增加，做平拋運動的水平位移增加，圖線的斜率會增大；根據(jù)機械能守恒可得Ep＝Ek＝，即Ep與s2成正比，又因為s與Δx成正比，所以Ep與Δx2成正比。
11．20xx·濰坊一模]某同學(xué)做“探究合力的功與動能改變關(guān)系”的實驗，裝置如圖甲所示。將光電門固定在水平軌道上的B點，用重物通過細線拉小車，保持小車質(zhì)量不變，改變所掛重物質(zhì)量多次進行實驗，每次小車都從同一位置A靜止釋放。(g取10m/s2)

(1)用游標卡尺測出遮光條的寬度d如圖乙所示，則d＝________cm。
(2)認為小車所受拉力與重物重力大小相等時，測出多組重物質(zhì)量m和相應(yīng)的小車經(jīng)過光電門時的速度v，作出v2－m圖象如圖丙所示，由圖象可知小車受到的摩擦力大小為________N。
(3)重物質(zhì)量較大時，v2－m圖線的AB段明顯彎曲，產(chǎn)生誤差。為消除此誤差，下列措施中可行的是________。
A．調(diào)整軌道的傾角，在未掛重物時使小車能在軌道上勻速運動
B．重物質(zhì)量增加后，可以改變小車釋放的初始位置
C．在重物與細繩之間接一力傳感器，用力傳感器讀數(shù)代替重物的重力
答案(1)1.080(2)1(3)C
解析(1)游標卡尺讀數(shù)為10mm＋16×0.05mm＝10.80mm＝1.080cm。
(2)認為小車所受拉力與重物重力相等時，則mgs－fs＝Mv2(s為小車釋放位置與光電門的間距)，v2＝－。由圖丙知v2＝0時，m＝0.1kg，代入上式得f＝mg＝1N。
(3)在已平衡摩擦力的情況下，設(shè)小車受繩的拉力為T，由牛頓第二定律得mg－T＝ma，T＝Ma，故T＝＝。只有當Mm時，才有T＝mg，因此圖線在AB段彎曲的原因是未滿足Mm。在重物與繩之間接一傳感器時，力傳感器的示數(shù)即為小車所受的拉力，由此代替重物的重力，可避免此誤差的出現(xiàn)。
12．20xx·廣州高三期末]驗證“機械能守恒定律”的實驗采用重物自由下落的方法(g＝9.8m/s2)：
(1)通過驗證mv2＝mgh來驗證機械能守恒定律時，對紙帶上起點的要求________；為此，所選擇紙帶的第一、二兩點間距應(yīng)接近________。
(2)若實驗中所用重物質(zhì)量m＝1kg，打點紙帶如圖所示，所用電壓頻率為50Hz，則打點時間間隔為________，則記錄B點時，重物的速度vB＝________，重物動能EkB＝________。從開始下落起至B點，重物的重力勢能減少量是________，因此可得出的結(jié)論是：________。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

(3)根據(jù)紙帶算出相關(guān)各點的速度v，量出下落距離h，則以為縱軸，畫出的圖象應(yīng)是圖中的________，圖線的斜率表示________。

答案(1)初速度等于零2mm(2)0.02s0.59m/s0.17J0.17J在誤差允許的范圍內(nèi)重物機械能守恒(3)C重力加速度(g)
解析(1)自由落體初速度為零，打點開始兩點距離h＝gt2＝×9.8×(0.02)2m≈2mm。
(2)時間間隔為T＝＝0.02s，B點的瞬時速度為vB＝＝m/s＝0.59m/s，重物動能為EkB＝mv＝0.17J，重力勢能減少量為mghB＝1×9.8×0.0176J＝0.17J，重物重力勢能減少量等于動能增加量，機械能守恒。
(3)由mv2＝mgh可知＝gh，故圖線應(yīng)為過原點的直線，斜率表示重力加速度。

相關(guān)知識

驗證機械能守恒定律

一名優(yōu)秀的教師在教學(xué)時都會提前最好準備，教師在教學(xué)前就要準備好教案，做好充分的準備。教案可以讓學(xué)生更好的消化課堂內(nèi)容，幫助教師提高自己的教學(xué)質(zhì)量。優(yōu)秀有創(chuàng)意的教案要怎樣寫呢？下面是小編為大家整理的“驗證機械能守恒定律”，歡迎您參考，希望對您有所助益！

總課題機械能守恒定律總課時第26課時
課題驗證機械能守恒定律課型實驗課
教
學(xué)
目
標知識與技能
1、會用打點計時器打下的紙帶計算物體運動的速度。
2、掌握驗證機械能守恒定律的實驗原理。
過程與方法
通過用紙帶與打點計時器來驗證機械能守恒定律，體驗驗證過程和物理學(xué)的研究方法。
情感、態(tài)度與價值觀
通過實驗驗證，體會學(xué)習(xí)的快樂，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣；通過親身實踐，樹立“實踐是檢驗真理的唯一標準”的科學(xué)觀。培養(yǎng)學(xué)生的觀察和實踐能力，培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度。
教學(xué)
重點掌握驗證機械能守恒定律的實驗原理。
教學(xué)
難點驗證機械能守恒定律的誤差分析及如何減小實驗誤差的方法。
學(xué)法
指導(dǎo)實驗探究
教學(xué)
準備
教學(xué)
設(shè)想預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)→學(xué)生初步了解本節(jié)內(nèi)容→實驗探究→突出重點，突破難點→典型例題分析→鞏固知識→達標提升
教學(xué)過程
師生互動補充內(nèi)容或錯題訂正
任務(wù)一預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)
⒈為進行驗證機械能守恒定律的實驗，有下列器材可供選用：鐵架臺，打點計時器，復(fù)寫紙，紙帶，秒表，低壓直流電源，導(dǎo)線，電鍵，天平。其中不必要的器材有：；缺少的器材是。
⒉物體做自由落體運動時，只受力作用，其機械能守恒，若物體自由下落H高度時速度為V，應(yīng)有MgH=，故只要gH=1/2V2成立，即可驗證自由落體運動中物體的機械能守恒。
⒊在打出的各紙帶中挑選出一條點跡，且第1、2兩打點間距離接近的紙帶。
⒋測定第N個點的瞬時速度的方法是：測出與N點相鄰的前、后兩段相等時間T內(nèi)下落的距離SN和SN+1，，有公式VN=算出。
⒌在驗證機械能守恒定律時，如果以v2／2為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出的圖線應(yīng)是，才能驗證機械能守恒定律，其斜率等于的數(shù)值。
任務(wù)二重點復(fù)習(xí)
1、推導(dǎo)出機械能守恒定律在本實驗中的具體表達式。
在圖1中，質(zhì)量為m的物體從O點自由下落，以地作零重力勢能面，下落過程中任意兩點A和B的機械能分別為：
EA=，EB=
如果忽略空氣阻力，物體下落過程中的機械能守恒，于是有:

上式亦可寫成

為了方便，可以直接從開始下落的O點至任意一點（如圖1中A點）來進行研究，這時應(yīng)有：----本實驗要驗證的表達式，式中h是
高度，vA是物體在A點的
速度。
2、如何求出A點的瞬時速度vA？
(引導(dǎo)：根據(jù)做勻加速運動的物體在某一段時間t內(nèi)的平均速度等于該時間中間時刻的瞬時速度可求出A點的瞬時速度vA。)
圖2是豎直紙帶由下而上實際打點后的情況。從O點開始依次取點1，2，3，……圖中s1，s2，s3，……分別為0～2點，1～3點，2～4點……各段間的距離。
根據(jù)公式，t=2×0.02s（紙帶上任意兩個相鄰的點間所表示的時間都是0.02s），可求出各段的平均速度。這些平均速度就等于是1，2，3，……各點相對應(yīng)的瞬時速度v1，v2，v3，…….

3、如何確定重物下落的高度？
（引導(dǎo)：圖2中h1，h2，h3，……分別為紙帶從O點下落的高度。）

根據(jù)以上數(shù)值可以計算出任意點的重力勢能和動能，從而驗證機械能守恒定律。
任務(wù)三進行實驗
一、在學(xué)生開始做實驗之前，老師應(yīng)強調(diào)如下幾個問題：
1、該實驗中選取被打點紙帶應(yīng)注意兩點：一是第一點O為計時起點，O點的速度應(yīng)為零。怎樣判別呢？

2、是否需要測量重物的質(zhì)量？

3、在架設(shè)打點計時器時應(yīng)注意什么？為什么？

4、實驗時，接通電源和釋放紙帶的順序怎樣？為什么？

5、測量下落高度時，某同學(xué)認為都必須從起始點算起，不能弄錯。他的看法正確嗎？為了減小測量h值的相對誤差，選取的各個計數(shù)點要離起始點適當遠些好，還是近些好？

二、學(xué)生進行分組實驗。(學(xué)生討論實驗的步驟，教師巡回指導(dǎo)，幫助能力較差的學(xué)生完成實驗步驟)(參考實驗步驟)
1．把打點計時器安裝在鐵架臺上，用導(dǎo)線將學(xué)生電源和打點計時器接好．
2．把紙帶的一端用夾子固定在重錘上，另一端穿過打點計時器的限位孔，用手豎直提起紙帶，使重錘?？吭诖螯c計時器附近．
3．接通電源，待計時器打點穩(wěn)定后再松開紙帶，讓重錘自由下落，打點計時器應(yīng)該在紙帶上打出一系列的點．
4．重復(fù)上一步的過程，打三到五條紙帶．
5．選擇一條點跡清晰且第l、2點間距離接近2mm的紙帶，在起始點標上0，以后各點依次為1、2、3……用刻度尺測量對應(yīng)下落的高度h1h2h3，……記人表格中．
6．用公式vn=hn+1+hn-1/2t，計算出各點的瞬時速度v1v2v3……并記錄在表格中．
各計數(shù)點l23456
下落高度
速度
勢能
動能
結(jié)論
7．計算各點的重力勢能的減少量mgh。和動能的增加量1/2mvn2，并進行比較．看是否相等，將數(shù)值填人表格內(nèi)．
任務(wù)四達標提升
（1）2．在《驗證機械能守恒定律》的實驗中，已知打點計時器所用電源的頻率為50Hz，查得當?shù)氐闹亓铀俣萭＝9．8m／s2，實驗中得到一條點跡清楚的紙帶如圖7-10-1所示，把第一個點記作O，另選連續(xù)的4個點A、B、C、D作為測量的點，經(jīng)測量A、B、C、D各點到O的距離分別為62．99cm、70．18cm、77．76cm、85．73cm．根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物由O點運動到C點，重力勢能減少量等于J，動能的增加量等于J(取三位有效數(shù)字)．在實驗允許誤差范圍內(nèi)，可認為重物下落過程中，機械能，(可設(shè)重物質(zhì)量為m)
2．在《驗證機械能守恒定律》的實驗中，下列說法中正確的是()
A．要用天平稱重錘質(zhì)量
B．實驗時，當松開紙帶讓重錘下落的同時，立即接通電源
C．要選用第1、2兩點接近2mm的紙帶
D．實驗結(jié)果總是動能增加量略大于重力勢能的減小量
（3）在做“驗證機械能守恒定律”的實驗時，用打點計時器打出紙帶如圖3所示，其中A點為打下的第一個點，0、1、2……為連續(xù)的計數(shù)點。現(xiàn)測得兩相鄰計數(shù)點之間的距離分別為s1、s2、s3、s4、s5、s6，已知相鄰計數(shù)點間的打點時間間隔均為T。根據(jù)紙帶測量出的距離及打點的時間間隔，可以求出此實驗過程中重錘下落運動的加速度大小表達式為：
_________。在打第5號計數(shù)點時，紙帶運動的瞬時速度大小的表達式為________。要驗證機械能守恒定律，為減小實驗誤差，應(yīng)選擇打下第_________號和第__________號計數(shù)點之間的過程為研究對象。
（4）某次“驗證機械能守恒定律”的實驗中，用6V、50Hz的打點計時器打出的一條無漏點的紙帶，如圖4所示，O點為重錘下落的起點，選取的計數(shù)點為A、B、C、D，各計數(shù)點到O點的長度已在圖上標出，單位為毫米，重力加速度取9.8m/s2，若重錘質(zhì)量為1kg。
①打點計時器打出B點時，重錘下落的速度vB=m/s，重錘的動能EkB=
J。
②從開始下落算起，打點計時器打B點時，重錘的重力勢能減小量為
J。
③根據(jù)紙帶提供的數(shù)據(jù)，在誤差允許的范圍內(nèi)，重錘從靜止開始到打出B點的過程中，得到的結(jié)論是。

機械能守恒定律

古人云，工欲善其事，必先利其器。教師要準備好教案，這是教師工作中的一部分。教案可以讓學(xué)生能夠在課堂積極的參與互動，使教師有一個簡單易懂的教學(xué)思路。您知道教案應(yīng)該要怎么下筆嗎？下面是小編幫大家編輯的《機械能守恒定律》，僅供參考，希望能為您提供參考！

第5節(jié)機械能守恒定律
【學(xué)習(xí)目標】
1．知道機械能守恒定律及其適用條件。
2．會應(yīng)用機械能守恒定律解題，明確解題步驟，知道用這個定律處理問題的優(yōu)點。
3．能敘述能量守恒定律，體會能量守恒是自然界的基本規(guī)律之一。會初步運用能量守恒的觀點分析問題。

【閱讀指導(dǎo)】
圖1圖2
1．物體的機械能包括_________、_________和__________。如圖1所示，在一個光滑曲面的上端A，由靜止釋放一質(zhì)量為m的小球，若取曲面的底端所在的平面為零重力勢能點，小球在A點時的機械能為__________，小球沿曲面滑到曲面底端B點，小球從A點滑到B點的過程中，小球受到_____力和_____力，其中只有____做功，該力做的功W＝_________，重力勢能________（填“增加”或“減少”）了__________，由動能定理知小球動能的變化量為_________，此時小球的機械能為_______，在該過程中小球的機械能_______（填“變化”或“不變”）。如果這個曲面是粗糙的，那么小球在由A滑到B的過程中，不僅重力做功同時________力做_____（填“正”或“負”），若該力做了Wf的功，由動能定理可知，物體動能的增加了________，此時的機械能為_______，小球從A滑到B的過程中機械能_________（填“變化”或“不變”）。
2．如圖2所示，一根長為h的細繩，一端懸掛在天花板上，另一端拴一質(zhì)量為m的小球，將小球拉至與豎直方向成60°角的位置A，不計空氣阻力，由靜止釋放小球，在小球擺到最低點B的過程中，小球受到______力和_____力的作用，其中只有______力做功，該力做功為___________。由動能定理可知小球的動能增量為______。若假設(shè)小球達到最低點所在的平面為零重力勢能面，小球在A點的機械能為_______，在B點的機械能為_______，小球從A到B的過程中機械能的總量________（填“變化”或“不變”）。若這個過程中空氣阻力不能忽略，那么，小球從A到B的過程中，不僅重力做功，同時_______也做功，機械能的總量將__________（填“增加”、“減少”或“不變”）。
3．能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式________為另一種形式，或者從一個物體_________到另一個物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過程中其總量保持不變。

【課堂練習(xí)】
★夯實基礎(chǔ)
1．下列幾種運動中機械能守恒的是（）
A．平拋物體的運動B．豎直方向的勻速直線運動
C．單擺在豎直平面內(nèi)的擺動D．物體沿光滑斜面自由上滑
2．如圖所示，一個小球，從長度L=10m，傾角為30°的光滑斜面頂端A由靜止開始下滑，若g取10m/s到達軌道底端B時的速度大小是（）
A．10m/sB．10m/s
C．100m/sD．200m/s
3．如圖所示，一個可視為質(zhì)點的實心鋼球從高H的A點自由落入水面的B點，然后鋼球繼續(xù)落入深為h的水底C處。下列說法正確的是（）
A．鋼球由A落到C的過程中，機械能守恒
B．鋼球由A落到B的過程中，機械能守恒
C．鋼球由B落到C的過程中，機械能守恒
D．鋼球由A落到C的過程中，動能先增加后減少
4．質(zhì)量為m的石子從距地面高為H的塔頂以初速度v0豎直向下拋出，若只考慮重力作用，則石子下落到距地面高為h處時的動能為：（g表示重力加速度）
A．B．
C．D．
5．物體從某一高度自由落到直立于地面上的輕彈簧上，如圖所示在A點開始與彈簧接觸，到B點物體速度為零，然后被彈回，則（）
A．物體從A到B的過程中，動能不斷減小
B．物體從B上升到A的過程中，動能不斷增大
C．物體從A到B及B上升到A的過程中，動能是先變大后變小
D．物體在B點的動能為零
6．豎直下拋一小球，不計空氣阻力和小球落地時的能量損失，小球著地后回跳的高度比拋出點的高度高5.0m。求小球拋出時的速度多大？（g取10m/s2）

★能力提升
7．物體做平拋運動，落地時的動能是剛被拋出時動能的4倍，則物體剛被拋出時的重力勢能是動能的多少倍？

8．如圖所示，AB和CD為半徑為R=lm的1/4圓弧形光滑軌道，BC為一段長2m的水平軌道．質(zhì)量為2kg的物體從軌道A端由靜止釋放，若物體與水平軌道BC間的動摩擦因數(shù)為0.1，求：（l）物體第1次沿CD弧形軌道可上升的最大高度；（2）物體最終停下來的位置與B點的距離．
9．如圖所示的裝置中，輕繩將A、B相連，B置于光滑水平面上，拉力F使B以1m/s勻速地由P運動到Q，P、Q處繩與豎直方向的夾角分別為α1=37°，α2=60°?；嗠x光滑水平面高度h=2m，已知mA=10kg，mB=20kg，不計滑輪質(zhì)量和摩擦，求在此過程中拉力F做的功？（已知sin37°=0.6，g取10m/s2）

第5節(jié)機械能守恒定律
【閱讀指導(dǎo)】
1、動能重力勢能彈性勢能mgh重力彈力重力mgh減少mghmghmgh不變摩擦負（mgh－Wf）mgh－Wf變化2、重拉重mgh/2mgh/2mgh/2mgh/2不變減少3、只有重力做功直線曲線彈性勢能重力和彈力做功4、轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)移
【課堂練習(xí)】
1、ACD2、A3、BD4、C5、0.6m6、10m/s7、3*8、(1)0.8(2)2m

實驗:驗證機械能守恒定律(新課標)

實驗:驗證機械能守恒定律
★新課標要求
（一）知識與技能
1、會用打點計時器打下的紙帶計算物體運動的速度。
2、掌握驗證機械能守恒定律的實驗原理。
（二）過程與方法
通過用紙帶與打點計時器來驗證機械能守恒定律，體驗驗證過程和物理學(xué)的研究方法。
（三）情感、態(tài)度與價值觀
通過實驗驗證，體會學(xué)習(xí)的快樂，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣；通過親身實踐，樹立“實踐是檢驗真理的唯一標準”的科學(xué)觀。培養(yǎng)學(xué)生的觀察和實踐能力，培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度。
★教學(xué)重點
掌握驗證機械能守恒定律的實驗原理。
★教學(xué)難點
驗證機械能守恒定律的誤差分析及如何減小實驗誤差的方法。
★教學(xué)方法
教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生自主設(shè)計實驗方案，親自動手實驗，并討論、交流學(xué)習(xí)成果。
★教學(xué)工具
重物、電磁打點計時器以及紙帶，復(fù)寫紙片，低壓電源及兩根導(dǎo)線，鐵架臺和鐵夾，刻度尺，小夾子。
★教學(xué)過程
（一）課前準備
教師活動：課前布置學(xué)生預(yù)習(xí)本節(jié)實驗。下發(fā)預(yù)習(xí)提綱，重點復(fù)習(xí)下面的三個問題：
1、推導(dǎo)出機械能守恒定律在本實驗中的具體表達式。
在圖1中，質(zhì)量為m的物體從O點自由下落，以地作零重力勢能面，下落過程中任意兩點A和B的機械能分別為：

EA=，EB=
如果忽略空氣阻力，物體下落過程中的機械能守恒，于是有
EA=EB，即=
上式亦可寫成
該式左邊表示物體由A到B過程中動能的增加，右邊表示物體由A到B過程中重力勢能的減少。等式說明，物體重力勢能的減少等于動能的增加。為了方便，可以直接從開始下落的O點至任意一點（如圖1中A點）來進行研究，這時應(yīng)有：----本實驗要驗證的表達式，式中h是物體從O點下落至A點的高度，vA是物體在A點的瞬時速度。
2、如何求出A點的瞬時速度vA？
根據(jù)做勻加速運動的物體在某一段時間t內(nèi)的平均速度等于該時間中間時刻的瞬時速度可求出A點的瞬時速度vA。
圖2是豎直紙帶由下而上實際打點后的情況。從O點開始依次取點1，2，3，……圖中s1，s2，s3，……分別為0～2點，1～3點，2～4點……各段間的距離。
根據(jù)公式，t=2×0.02s（紙帶上任意兩個相鄰的點間所表示的時間都是0.02s），可求出各段的平均速度。這些平均速度就等于是1，2，3，……各點相對應(yīng)的瞬時速度v1，v2，v3，…….例如：
量出0～2點間距離s1，則在這段時間里的平均速度，這就是點1處的瞬時速度v1。依次類推可求出點2，3，……處的瞬時速度v2，v3，……。
3、如何確定重物下落的高度？
圖2中h1，h2，h3，……分別為紙帶從O點下落的高度。
根據(jù)以上數(shù)值可以計算出任意點的重力勢能和動能，從而驗證機械能守恒定律。
學(xué)生活動：學(xué)生看書明確實驗的各項任務(wù)及實驗儀器。復(fù)習(xí)《用打點計時器測速度》的實驗，掌握用打點計時器測量勻變速直線運動速度的方法。
（二）進行新課
教師活動：在學(xué)生開始做實驗之前，老師應(yīng)強調(diào)如下幾個問題：
1、該實驗中選取被打點紙帶應(yīng)注意兩點：一是第一點O為計時起點，O點的速度應(yīng)為零。怎樣判別呢？
2、是否需要測量重物的質(zhì)量？
3、在架設(shè)打點計時器時應(yīng)注意什么？為什么？
4、實驗時，接通電源和釋放紙帶的順序怎樣？為什么？
5、測量下落高度時，某同學(xué)認為都必須從起始點算起，不能弄錯。他的看法正確嗎？為了減小測量h值的相對誤差，選取的各個計數(shù)點要離起始點適當遠些好，還是近些好？
學(xué)生活動：思考老師的問題，討論、交流。選出代表發(fā)表見解。
1、因為打點計時器每隔0.02s打點一次，在最初的0.02s內(nèi)物體下落距離應(yīng)為0.002m，所以應(yīng)從幾條紙帶中選擇第一、二兩點間距離接近兩年2mm的紙帶進行測量；二是在紙帶上所選的點就是連續(xù)相鄰的點，每相鄰兩點時間間隔t=0.02s.
2、因為不需要知道物體在某點動能和勢能的具體數(shù)值，所以不必測量物體的質(zhì)量m，而只需驗證就行了。
3、打點計時器要豎直架穩(wěn)，使其兩限位孔在同一豎直平面內(nèi)，以盡量減少重物帶著紙帶下落時所受到的阻力作用。
4、必須先接通電源，讓打點計時器正常工作后才能松開紙帶讓重物下落。
5、這個同學(xué)的看法是正確的。為了減小測量h值的相對誤差，選取的各個計數(shù)點要離起始點適當遠些好。
教師活動：聽取學(xué)生匯報，點評，幫助學(xué)生解決困難。
學(xué)生活動：學(xué)生進行分組實驗。
★課余作業(yè)
1、完成實驗報告。
2、完成如下思考題：
（1）為進行“驗證機械能守恒定律”的實驗，有下列器材可供選用：鐵架臺，打點計時器，復(fù)寫紙，紙帶，秒表，低壓直流電源，導(dǎo)線，電鍵，天平。其中不必要的器材有：
；缺少的器材是。
（2）在驗證機械能守恒定律時，如果以v2／2為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出的圖線應(yīng)是，才能驗證機械能守恒定律，其斜率等于的數(shù)值。
（3）在做“驗證機械能守恒定律”的實驗時，用打點計時器打出紙帶如圖3所示，其中A點為打下的第一個點，0、1、2……為連續(xù)的計數(shù)點?，F(xiàn)測得兩相鄰計數(shù)點之間的距離分別為s1、s2、s3、s4、s5、s6，已知相鄰計數(shù)點間的打點時間間隔均為T。根據(jù)紙帶測量出的距離及打點的時間間隔，可以求出此實驗過程中重錘下落運動的加速度大小表達式為_________。在打第5號計數(shù)點時，紙帶運動的瞬時速度大小的表達式為________。要驗證機械能守恒定律，為減小實驗誤差，應(yīng)選擇打下第_________號和第__________號計數(shù)點之間的過程為研究對象。
（4）某次“驗證機械能守恒定律”的實驗中，用6V、50Hz的打點計時器打出的一條無漏點的紙帶，如圖4所示，O點為重錘下落的起點，選取的計數(shù)點為A、B、C、D，各計數(shù)點到O點的長度已在圖上標出，單位為毫米，重力加速度取9.8m/s2，若重錘質(zhì)量為1kg。
①打點計時器打出B點時，重錘下落的速度vB=m/s，重錘的動能EkB=
J。
②從開始下落算起，打點計時器打B點時，重錘的重力勢能減小量為J。
③根據(jù)紙帶提供的數(shù)據(jù)，在誤差允許的范圍內(nèi)，重錘從靜止開始到打出B點的過程中，得到的結(jié)論是。
［參考答案：（1）不必要的器材有：秒表、低壓直流電源、天平。缺少的器材是低壓交流電源、重錘、刻度尺。（2）通過原點的直線、g.（3）（s6+s5+s4-s3-s2–s1）/9T2，
（s5+s6）/2T，1、5.（4）①1.175，0.69，0.69②0.69，③機械能守恒。］
★教學(xué)體會
思維方法是解決問題的靈魂，是物理教學(xué)的根本；親自實踐參與知識的發(fā)現(xiàn)過程是培養(yǎng)學(xué)生能力的關(guān)鍵，離開了思維方法和實踐活動，物理教學(xué)就成了無源之水、無本之木。學(xué)生素質(zhì)的培養(yǎng)就成了鏡中花，水中月。

5.9實驗：驗證機械能守恒定律

5.9實驗：驗證機械能守恒定律
學(xué)習(xí)目標:
1.學(xué)會利用自由落體運動驗證機械能守恒定律。
2.進一步熟練掌握應(yīng)用計時器打紙帶研究物體運動的方法。
學(xué)習(xí)重點:1.驗證機械能守恒定律的實驗原理和步驟。
2.驗證機械能守恒定律實驗的注意事項。
學(xué)習(xí)難點:驗證機械能守恒定律實驗的注意事項。
主要內(nèi)容:
一、實驗原理
物體在自由下落過程中，重力勢能減少，動能增加。如果忽略空氣阻力，只有重力做功，物體的機械能守恒，重力勢能的減少等于動能的增加。設(shè)物體的質(zhì)量為m，借助打點計時器打下紙帶，由紙帶測算出至某時刻下落的高度h及該時刻的瞬時速度v；進而求得重力勢能的減少量│△Ep│=mgh和動能的增加量△EK=1/2mv2；比較│△Ep│和△EK，若在誤差允許的范圍內(nèi)相等，即可驗證機械能守恒。
測定第n點的瞬時速度vn：依據(jù)“物體做勻變速直線運動，在某段時間內(nèi)的平均速度等于這段時間中間時刻的瞬時速度”，用公式vn=（hn+1-hn-1）/2T計算(T為打下相鄰兩點的時間間隔)。
二、實驗器材
電火花計時器(或電磁打點計時器)，交流電源，紙帶(復(fù)寫紙片)，重物(帶紙帶夾子)，導(dǎo)線，刻度尺，鐵架臺(帶夾子)。
三、實驗步驟
(1)按圖裝置固定好計時器，并用導(dǎo)線將計時器接到電壓合適的交流電源上(電火花計時器要接到220V交流電源上，電磁打點計時器要接到4V～6V的交流低壓電源上)。
(2)將紙帶的一端用小夾子固定在重物上，使另一端穿過計時器的限位孔，用手豎直提著紙帶，使重物靜止在靠近計時器的地方。
(3)接通電源，松開紙帶，讓重物自由下落，計時器就在紙帶上打下一系列小點。
(4)換幾條紙帶，重做上面的實驗。
(5)從幾條打上了點的紙帶上挑選第一、二兩點間的距離接近2mm且點跡清晰的紙帶進行測量。
(6)在挑選出的紙帶上，先記下打第一個點的位置0(或A)，再任意選取幾個點1、2、3(或B、C、D)等，用刻度尺量出各點到0的距離h1、h2、h3等，如圖所示。
(7)用公式vn=（hn+1-hn-1）/2T計算出各點對應(yīng)的瞬時速度v1、v2、v3等。
(8)計算出各點對應(yīng)的勢能減少量mghn和動能的增加量1/2mvn2的值，進行比較，得出結(jié)論。
四、實驗記錄

五、實驗結(jié)論
在只有重力做功的情況下，物體的重力勢能和動能可以相互轉(zhuǎn)化，但機械能的總量保持不變。
六、實驗注意事項
(1)計時器要豎直地架穩(wěn)、放正。架穩(wěn)就是要牢固、穩(wěn)定。重物下落時它不振動；放正就是使上下兩個限位孔在同一豎直平面內(nèi)一條豎直線上與紙帶運動方向相同，以減小紙帶運動時與限位孔的摩擦(可用手提住固定好重物的紙帶上端，上下拉動紙帶，尋找一個手感阻力最小的位置)。
(2)打點前的紙帶必須平直，不要卷曲，否則紙帶在下落時會卷到計時器的上邊緣上，從而增大了阻力，導(dǎo)致實驗誤差過大。
(3)接通電源前，提紙帶的手必須拿穩(wěn)紙帶，并使紙帶保持豎直，然后接通電源，待計時器正常工作后，再松開紙帶讓重物下落，以保證第一個點跡是一個清晰的小點。
(4)對重物的要求：選用密度大、質(zhì)量大些的物體，以減小運動中阻力的影響(使重力遠大于阻力)。
(5)紙帶的挑選：應(yīng)挑選第一、二兩點間的距離接近2mm且點跡清晰的紙帶進行測量。這是因為：本實驗的前提是在重物做自由落體運動的情況下，通過研究重力勢能的減少量與動能的增加量是否相等來驗證機械能是否守恒的，故應(yīng)保證紙帶(重物)是在打第一個點的瞬間開始下落。計時器每隔O．02s打一次點，做自由落體運動的物體在最初0．02s內(nèi)下落的距離h1=1/2gt2=1/2×9．8×0．022m=0．002m=2mm，所以若紙帶第一、二兩點間的距離接近2mm，就意味著重物是在打第一個點時的瞬間開始下落的，從而滿足本次實驗的前提條件(打第一個點物體的初速度為零，開始做自由落體運動)。
(6)測量下落高度時，必須從起點o量起。為了減小測量^的相對誤差，選取的計數(shù)點要離O點適當遠些(紙帶也不宜過長，其有效長度可在60cm～80cm以內(nèi))。
(7)本實驗并不需要知道重力勢能減少量和動能增加量的具體數(shù)值，只要對mgh與1/2mv2進行比較（實際上只要驗證1/2v2=gh即可）以達到驗證機械能守恒的目的，所以不必測出重物的質(zhì)量。
七、誤差分析
(1)做好本實驗的關(guān)鍵是盡量減小重物下落過程中的阻力，但阻力不可能完全消除。本實驗中，誤差的主要來源是紙帶摩擦和空氣阻力。由于重物及紙帶在下落中要不斷地克服阻力做功，因此物體動能的增加量必稍小于重力勢能的減少量，這是系統(tǒng)誤差。減小系統(tǒng)誤差的方法有選用密度大的實心重物，重物下落前紙帶應(yīng)保持豎直，選用電火花計時器等。
(2)由于測量長度會造成誤差，屬偶然誤差，減少辦法一是測距離都應(yīng)從起點0量起，下落高度h適當大些(過小，h不易測準確；過大，阻力影響造成的誤差大)，二是多測幾次取平均值。
【例一】在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，已知打點計時器所用電源的頻率為50Hz，查得當?shù)氐闹亓铀俣萭=9．80m/s2。某同學(xué)選擇了一條理想的紙帶，用刻度尺測量時計數(shù)點對應(yīng)刻度尺上的讀數(shù)如圖所示。圖中O點是打點計時器打出的第一個點，A、B、C、D分別是每打兩個點取出的計數(shù)點。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物由O點運動到B點時：
(1)重力勢能的減少量為多少?
(2)動能的增加量是多少?
(3)根據(jù)計算的數(shù)據(jù)可得出什么結(jié)論?產(chǎn)生誤差的主要原因是什么?

課后作業(yè)：
1．在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，需要直接測量和間接測量的數(shù)據(jù)是重物的()
A．質(zhì)量B．下落時間C．下落高度D．瞬時速度
2．選擇紙帶時，較為理想的是()
A．點跡小而清晰的B．點跡粗的
C．第一、二點距離接近2mm的D．紙帶長度較長的(40---50cm)
3．在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，有下列器材可供選擇：
鐵架臺、打點計時器、復(fù)寫紙、低壓直流電源、天平、秒表、導(dǎo)線、開關(guān)。其中不必要的器材是__________。缺少的器材是__________。
4．下列實驗步驟中，合理的順序是
A．把重物系在夾子上，紙帶穿過計時器，上端用手提著，下端夾上系重物的夾子，讓夾子靠近打點計時器。
B．把打點計時器接入學(xué)生電源交流輸出端，輸出電壓調(diào)在6V。
C．把打點計時器固定在鐵架臺上，使兩個限位孔在同一豎直線上。
D．拆下導(dǎo)線，整理器材。
E．接通電源，釋放紙帶。
F．斷開電源，更換紙帶。再進行兩次實驗。
G．在三條紙帶中選取最合適的一條，再紙帶上選幾個點，進行數(shù)據(jù)處理。
5.在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，電源頻率為50Hz。當?shù)刂亓铀俣萭=9．8m/s2，測得所用重物質(zhì)量是1．00kg，甲、乙、丙三同學(xué)分別用同一裝置打出三條紙帶，量出各紙帶上第一、二兩點間的距離分別是0．18cm，0．19cm和0．25cm，可以看出其中一個人在操作上有誤，具體原因是______________________，選用第二條紙帶，量得三個連續(xù)A、B、C到第一點的距離分別是15．55cm、19．20cm和23．23cm，當打點計時器打在B點時，重物重力勢能減小量為__________________J，重物的動能是_____________________J。
6.在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，打點計時器所用電源頻率為50Hz，當?shù)刂亓铀俣萭=9．8m/s2，測得所用重物質(zhì)量是1．00kg，實驗中得到一條點跡清晰的紙帶，把第一個點計作O，另選連續(xù)的四個點A、B、C、D作為測量的點，經(jīng)測量知道A、B、C、D各點到O點的距離分別是62.99cm、70.18cm、77．76cm、85．73cm，根據(jù)以上數(shù)據(jù)?？芍匚镉蒓點運動到C點，重力勢能的減少量為_______________J，動能的增加量等于__________J。（取3位有效數(shù)字）。

7．在利用自由落體運動驗證機械能守恒定律的實驗中，對第一個計數(shù)點的要求為_______________。用__________方法可以判斷滿足了這個要求。實驗時必須知道重錘的動能增加量應(yīng)小于重力勢能減少量，而在實驗計算中卻可能出現(xiàn)動能增加量大于重力勢能減少量，這是由于______________。

8．在利用自由落體運動驗證機械能守恒定律的實驗中，(1)若應(yīng)用公式v=gt計算即時速度進行驗證，打點計時器所接交流電的頻率為50赫茲，甲、乙兩條實驗紙帶，如圖所示，應(yīng)選__________紙帶好。(2)若通過測量紙上某兩點間距離來計算即時速度，進行驗證，設(shè)已測得點2到4間距離為s1,點0到3間距離為s2，打點周期為T，為驗證重物開始下落到打點計時器打下點3這段時間內(nèi)機械能守恒、實驗后，s1、s2和T應(yīng)滿足的關(guān)系為T=____________。