学生实验教案教学设计导入整理

《实验七

验证机械能守恒定律》教学设计

时间： 2012年10月19日 班级：1011班 执教：谭 旅

一、实验目的

验证机械能守恒定律

二、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12为mv，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．

22、数据测量：

（1）、h的测量：用刻度尺测量某点到起点O的距离。

（2）．速度的测量：做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度等于相邻两点间的平均速度vt＝v2t.计算打第n个点瞬时速度的方法是：测出第n个点的相邻前后两段相等时间T内下落的距离xn和xn＋1，由公式vn＝

图5－6－1 三、实验器材

铁架台(含铁夹)，打点计时器，学生电源，纸带，复写纸，导线，毫米刻度尺，重物(带纸带夹)．

四、实验步骤

1．仪器安装

按图所示将检查、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．

五、选纸带：(分两种情况说明)

12(1)如果根据mv＝mgh验证时，应选点迹清晰，且1、2两点间距离接近2 mm的纸带．

2

1 xn＋xn＋1hn＋1－hn－1或vn＝算出，如图5－6－1所示．

2T2T

1212(2)如果根据mvB－mvA＝mgΔh验证时，由于重力势能的变化是绝对的，处理纸带时，选择22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2 mm就无关紧要了，所以只要后面的点迹清晰就可选用．

六、数据处理：

12方法一：利用起始点和第n点计算．代入mghn和mvn，如果在实验误差允许的条件下，mghn212和mvn相等，则验证了机械能守恒定律．

2方法二：任取两点计算

(1)任取两点A、B测出hAB，算出mghAB. 1212(2)算出mvB－mvA的值．

221212(3)在误差允许的条件下，若mghAB＝mvB－mvA成立，则验证了机械能守恒定律．

22方法三：图象法．从纸带上选取多个点，测量从第一点到122其余各点的下落高度h，并计算各点速度的平方v，然后以v212为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出v­h图线．若在误2差允许的范围内图线是一条过原点且斜率为g的直线，则验证机械能守恒定律．

七、典例探究：

【例1】：

“用自由落体法验证机械能守恒定律”的实验中： 12(1)运用公式mv＝mgh对实验条件的要求是 2 ，为此，所选择的纸带第1、2两点间的距离应接近 。

(2)若实验中所用重锤质量m=1kg。打点纸带如图所示，打点时间间隔为0.02s，则记录B点时，重锤速度vB= ,重锤的动能EK= ，从开始下落起至B点时重锤的重力势能减少量是 ，由此可得出的结论是 。

2

(3) 根据纸带算出相关各点的速度v，算出下落距离h，则以v

/2 为纵轴，以h为横轴画出的图像应是图中的（ ）

。

217.9

八、知能演练：

1、练习1： (2010·全国，22)图4－6－1为验证机械能守恒定律的实验装置示意图．现有的器材为：带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、天平．回答下列问题：

(1)为完成此实验，除了所给的器材，还需要的器材有_____．(填入正确选项前的字母) A．米尺 B．秒表 C．0～12 V的直流电源 D．0～12 V的交流电源

(2)实验中误差产生的原因有 ____________________________________________________________________________________________________________________. 2、同学做“验证机械能守恒定律”的试验，下列操作步骤中错误的是（ ）

A、把打点计时器固定在铁架台上，用导线连接低压交流电源。

B、将连有重锤的纸带穿过限位孔，将纸带和重锤提升到一定高度。

C、先释放纸带，再接通电源。

D、更换纸带，重复试验，根据记录处理数据。

3、自由落体法验证机械能守恒定律，就是看mv/2是否等于mghn（ n为计时点的编号0、1、2、…n）。下列说法中正确的是（ ）

A、打点计时器打第一个点O时，物体的速度为零。

B、hn是计时点n到计时点O的距离。

C、m为重物的质量，需用天平称量。

D、用vn=gtn计算vn时，tn=(n-1)T（T为打点周期）。

4、机械能守恒定律”的实验可以采用如图所示的甲或乙方案来进行．

(1)比较这两种方案，________(选填“甲”或“乙”)方案好些，理由是_______________________．

(2)如图是该实验中得到的一条纸带，测得每两个计数点间的距离如图5－6－4所示，已知每两个计数点之间的时间间隔T＝0.1 s，物体运动的加速度a＝_____ __；该纸带是采用__________．

3 2______(选填“甲”或“乙”)方案得到的．简要写出判断依据_________ 甲

乙

图5－6－4

图5－6－5 (3)(双选)如图5－6－5是采用甲方案得到的一条纸带，在计算图中N点速度时，几位同学分别用下列不同的方法进行，其中正确的是(

)

A．vN＝gnT

dn＋1－dn－1C．vN＝

2T

九、小结和板书设计：

2一、实验原理：

验证△EP= △Ek

（ mgh= mv/2 ）是否相等。

二、数据测量：

1、△EP=mgh ：用刻度尺测量某点到O点的距离。

22、

△Ek=mv/2 ：利用中间时刻速度等于该段时间平均速度计算某点速度v 。

三、数据处理方法：

1方法一：从起点开始：看

mghn和mv2是否相等．

2n1212方法二：任取A、B两点计算：看mghAB与

mvB－mvA是否相等。

22122方法三：图象法．测量多组h和计算多组v，然后绘出v-h图线，斜率为g 。

2十、课后作业：

复习资料P79：4、5和P84：3

xn＋xn＋1B．vN＝

2TD．vN＝g(n－1)T

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