2021学年第八章 机械能守恒定律5 实验：验证机械能守恒定律学案

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1、机械能守恒定律：在只有 或 做功的 内，动能与 相互 时总的机械能 。
2、机械能守恒定律表达式：EP1+ = +EK2；也可以表示成
3、匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于这段时间内的
4、动能：EK= ，重力势能EP=
新课预习
一、实验思路
机械能守恒的前提是“只有 或 做功”，想一想。满足这一条件的过程有哪些？
例：我们学过的只受重力作用的有哪些？ 、 、 等，你觉得哪一种运动容易操作且容易得到数据？ ，物体在运动过程中不仅受重力，还受其它力，但其它力不做功，你能找到这样的运动吗？
确定运动后，要想得到结论，你觉得我们需要哪些数据？ ；无论你采用哪种运动，我们最终要验证EP1+ = +EK2是否成立
二、参考案例：研究自由下落物体的机械能
结合教材分析需要的器材：铁架台、 、纸带、复写纸、电源（电磁打点计时器：
V 流；电火花： V 流）、重物及 。
组装器材：自由落体发生在 （填“竖直”或“水平”）面内，因此，打点计时器的两限位孔要保证在 竖直平面内，手要拿纸带的 （填“上端”或“下端”），且要与两限位孔保持在 竖直面内。
为了让运动更接近自由落体，需满足重力 （填“等于”“远大于”“远小于”）空气阻力，重物要选择 大， 小的重物。
操作过程中，重物要从 （填“靠近”“远离”）打点计时器处释放， 通电，
释放纸带。
数据处理：自由落体初速度为 ，那么如何确定所打纸带上的第一个点速度为零呢？（提示：h=1/2gt2）
如图为某条纸带，但前端部分点迹不清，若想证明机械能守恒，需选哪点为起点，哪点为末点？ ，这两点速度怎么求呢？
A
B
C
D
E
F
G
三、参考案例：研究沿斜面下滑物体的机械能守恒
结合教材分析一下需要哪些器材： 、数字毫秒计、 、遮光条、气泵、电源及 。
本实验中，我们利用 和 记录物体沿 下滑的运动过程。气垫导轨上有很多 ，气泵送来的压缩空气从 喷出，使得滑块运动时受到的阻力 ，实验的精确度能大大提高。
实验操作中，把气垫导轨调成 状态，滑块沿倾斜的气垫导轨下滑时，重力势能 ，动能 。用光电门测量滑块的 ，测量滑块下降的 和
速度，就可以验证机械能是否守恒。若遮光条宽度为d，通过光电门的时间为△t，则此时瞬时速度v= ，若想瞬时速度更准确，则d （填“更大些”“更小些”）。
例：利用自由落体验证机械能守恒实验
（1）除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的器材是
A、交流电源 B、刻度尺 C、天平（含砝码）
（2）实验中，先接通电源，再释放重物，得到如图所示的一条纸带。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。
O
A
B
C
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。设重物的质量为m，从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能变化了多少？动能变化了多少？
（3）很多实验结果显示，重力势能的减少量略大于动能的增量，你认为原因是什么？
知识要点——板书整理
实验：验证机械能守恒定律
一、原理：满足机械能守恒条件，常见的运动有 、 、单摆、沿光滑斜面下滑
二、验证：△EK=
三、参考案例一：自由落体
1、器材：铁架台、 、电源（电磁： V的 流；电火花： V的 流）、纸带、复写纸、重物、 。
2、注意事项：（1）要保证两限位孔和纸带在 竖直面内；（2）手要拿纸带的 ，重物要从 （填“靠近”“远离”）打点计时器处释放；（3）重物要选 大， 小的；（4） 通电， 释放纸带；（5）选头两个点间距离约为 mm的纸带
3、数据处理：纸带上某点的速度：利用时间中点瞬时速度求解，即vt/2= ；动能EK= ；
重力势能EP=
四、参考案例二：沿光滑斜面下滑
1、器材： 、滑块、遮光片、 、刻度尺、气泵、电源、
2、注意事项：遮光片宽度尽可能 ；两光电门间距离尽可能