8.5验证机械能守恒定律学案-【新教材】人教版（2019）高中物理必修第二册（无答案）

物理导学案 创编人：郑殿伟 审核人： 高一物理组 使用时间：高一下学期 编号： 8.5 实验：验证机械能守恒定律 班级： 姓名： 小组： 小组评价： 教师评价： 【学习目标】 1．理解实验的设计思路，明确实验中需要测量的物理量。 2．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，掌握测量物体运动的瞬时速度的方法。 3．能正确进行实验操作，能够根据实验数据的分析中得出实验结论。 4．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。 预习案 一、自主学习 1．必须选择一个符合机械能守恒的运动模型来验证机械能守恒定律，本实验选择自由落体运动模型来验证机械能守恒定律，是因为物体在自由落体运动过程中只____做功，满足____________。 2．按照书本要求，本实验是验证自由落体轨迹上开始点和其后任意点的机械能守恒，为此必须选择物体初速度为_______，判断开始点是否满足要求的依据是_____________，为了计算物体减少的重力势能，必须测量出物体__________________，对应的测量器材是___________。为了计算出某点时刻物体的动能，必须测量出物体在该时刻的瞬时速度，其计算公式为__________________，这是利用了什么原理？_________________。为了计算物体的动能和重力势能，按理还需要知道物体的质量，但本实验中可以不测物体的质量，其原因是_______。 3．实验操作过程中，是先接通电源开始打点还是先放开纸带？为什么？_______。 4．为了减小实验误差，应尽量减小重物下落时纸带所受的阻力。因此物体应选______（填重、轻），纸带应_______放置。尽管采取了上述措施，但由于阻力还是存在的，所以实验中重力势能的减小量应______动能的增加量，这样才是符合实际的。 探究案 【导读导思】 例题：在《验证机械能守恒定律》的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，测得当地的重力加速度g=9.8m/s2，测得所用重物的质量为1.00kg，实验中得到一点迹清晰的纸带（如图），把第一点记作O，另选连续的4个点A、B、C、D作为测量的点，经测量知道A、B、C、D到0点的距离分别为62.99cm，70.18cm，77.76cm，85.73cm，根据以上的数据，可知重物由0运动到C点，重力势能的减小量等于_______J，动能的增加量等于_______J。（取三位有效数字） 解析重物从O点到C点下落高度h=0.7776m，△WP=mgh=1.00×9.8×0.7776J=7.62J 计算相应过程的动能增加量应先计算出C点的瞬时速度vc，由图可知： vc=xBD/2t=（0.8537-0.7018）/（2×0.02）=3.898（m/s） 故ΔEk=mvc2/2=1.00×3.8982/2J=7.56J 拓展有些认为动能增加量可以根据机械能守恒得到△Ek=0.762J，这样做犯了逻辑错误，因为实验目的就是要验证机械能是否守恒，验证过程中当然不能利用机械能守恒的结论。且实验中不可避免存在阻力，动能增加量不等于重力势能的减小量。 【体系构建】 画出本课题的思维导图 【学习评价】 （3颗星合格，4颗星以上优秀） 内容 评价标准 星数 总数 学习过程 认真参与所有“做一做”“想一想”等，获得3颗星 问题解决 解决一个问题获得一颗星 体系构建 构建体系获得1-2颗星 训练案 1．在本实验中，对自由下落的重物，下述选择的条件哪种更为有利？（D ） A．只要有足够重就可以 B．只要体积足够小就可以 C．既要足够重，又要体积非常小 D．应该密度大些，还应便于夹紧纸带，使纸带随同运动时不致扭曲 2．在本实验中，有如下器材：A．打点计时器；B．低压交流电源（附导线）；C．天平（附砝码）；D．铁架台（附夹子）；E．重锤（附夹子）；F．纸带；G．秒表；H．复写纸。其中不必要的有________________；还缺少的是________________。 C，G；刻度尺，电键 3．下列列出一些实验步骤： A．用天平称出重物和夹子的质量。 B．将重物系在夹子上。 C．将纸带穿过计时器，上端用手提着，下端夹上系住重物的夹子，再把纸带向上拉，让夹子静止在靠近打点计时器处。 D．把打点计时器接在学生电源的交流输出端，把输出电压调至6V（电源不接通）。 E．把打点计时器用铁夹子固定到放在桌边的铁架台上，使两个限位孔在同一直线上。 F．在纸带上选取几个点，进行测量和记录数据。 G．用秒表测出重物下落的时间。 H．接通电源，待计时器响声稳定后