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1、第八章第八章 机械能守恒定律机械能守恒定律第五节实验：验证机械能守恒定律第五节|实验：验证机械能守恒定律核心素养点击物理观念理解实验的设计思路，明确实验中需要直接测量的物理量；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科学思维能正确进行实验操作，能根据实验数据的分析得出实验结论；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科学探究理解用落体法验证机械能守恒定律和用光滑斜面法验证机械能守恒定律科学态度与责任学会用图像法处理实验数据并运用所学知识处理实验误差，定性地分析产生实验误差梳理主干新知初感悟一、实验思路1、做自由落体运动的物体，如果忽略微小阻
2、力作用，机械能是守恒的，即重力势能的减少量等于动能的增加量。2、物体沿光滑斜面下滑时，虽然受到重力和斜面的支持力，但支持力与物体位移方向垂直（如图），对物体不做功，这种情况也满足机械能守恒的条件。二、物理量的测量研究对象确定后，还需要明确所测的物理量和实验器材。根据重力势能和动能的定义，很自然地想到，需要测量物体的质量、物体所处位置的高度以及物体的运动速度这三个物理量。三、数据分析用落体法验证机械能守恒定律1、实验步骤（1）仪器安装:按图示装置竖直架稳打点计时器，并用导线将打点计时器接在电源上。（2）打纸带:将长约1m的纸带用小夹子固定在重物上后穿过打点计时器，用手提着纸带，使重锤静止在靠近打
3、点计时器的地方。接通电源，松开纸带，让重锤自由下落，打点计时器就在纸带上打下一系列的点。（3）换几条纸带，重复上面的实验。（3）误差分析本实验中因重物和纸带在下落过程中要克服空气阻力及打点计时器的摩擦阻力做功，故动能的增加量Ek稍小于重力势能的减少量Ep，即EkEp，这属于系统误差。改进的办法是调整器材的安装和选用质量和密度较大的重物，尽可能地减小阻力的影响。本实验的偶然误差主要来源于长度的测量。减小误差的办法是测下落距离时都从O点量起，一次将各计数点对应的下落高度测量完，或者多次测量取平均值。【典例一】用气垫导轨验证沿斜面下滑物体的机械能守恒1、实验步骤（1）器材安装:按图示安装器材，调节气
4、垫导轨至倾斜状态，测出两光电门所在位置的高度差h。（2）实验测速：连通进气装置，使气垫导轨开始工作，从静止释放滑块，分别侧出滑块经过两个光电门的遮光时间t1、t2。（3）重复实验：从不同的位置释放滑块，分别测出遮光时间。【典例二】2、某学校实验小组利用如图所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒。(1)实验前先调整气垫导轨底座使之水平；【基础练习】1、用如图所示装置验证机械能守恒定律,由于电火花计时器两限位孔不在同一竖直线上,使纸带通过时受到较大的阻力,这样实验造成的结果是（）A.重力势能的减少量明显大于动能的增加量B.重力势能的减少量明显小于动能的增加量C.重力势能的减少量等于动
5、能的增加量D.以上几种情况都有可能解析：由于重物下落时要克服阻力做功，重物减少的重力势能转化为重物的动能和系统的内能，故重力势能的减小量大于动能的增加量，A正确，BCD错误。答案：A2、做“验证机械能守恒定律”的实验时,一同学分析得出的实验结果是重锤重力势能的减少量小于动能的增加量。下列对造成该实验结果的原因分析正确的是()A.空气对重锤的阻力和打点计时器对纸带的阻力B.选用重锤的质量过大C.交流电源的频率大于50HzD.交流电源的频率小于50Hz3、在“验证机械能守恒定律”的实验中，通过打点计时器得到的纸带如图所示，在纸带上选取了06的计数点，并用刻度尺依次测量出了相邻两点之间的距离。则下列选项正确的是()A.纸带中第一个计数点的速度必须为零B.可将计数点15的瞬时速度利用平均速度直接求出C.由于0、6两计数点为纸带的端点，因此不能计算出这两点的速度D.由题中的数据计算出的加速度应为当地的重力加速度解析：在“验证机械能守恒定律”的实验中，计数点可以任意选择，没必要必须从速度为零的起点开始,A错误;计算瞬时速度是利用平均速度等于中间时刻的瞬间速度求出的,B正确;根据运动学公式可将0、6两计数点的速度计算出来，C错误；由题中的数据计算出的加速度已包含了空气阻力的影响,D错误。答案：B