1.5科学验证：机械能守恒定律（第二课时）学案 -2021-2022学年高一下学期物理鲁科版（2019）必修第二册

1.5科学验证：机械能守恒定律（第二课时） 【学习目标】 1、进一步熟练纸带的数据处理方法（求瞬时速度） 2、学会探究自由落体运动中的机械能守恒 3、能进行简单的实验误差分析 重点：纸带分析方法，实验步骤及误差分析 难点：数据计算与误差分析 【导入学习】 回顾所学知识，回答以下问题： ☆ 1、机械能守恒定律的条件是什么？ ☆ 2、机械能守恒的表达式是什么？ ☆ 3、物体自由下落,能量如何变化？ 【自主学习】 ☆☆ 根据所给的实验目的，实验器材和提示，完成实验设计 实验目的：验证自由落体运动中的机械能守恒定律 实验原理：选取自由下落物体打下纸带上的某两点作为初末状态， 为了验证: = 要测量 ，及 ， 从而验证自由落体运动中机械能守恒。 实验器材： 实验步骤： ⑴ 安装装置：如图所示，将纸带固定在重物上，让纸带穿过打点计时器 ⑵ 用手握着纸带，让重物静止在 ，然后先 ， 后 ，让重物自由落下，纸带上打下一系列小点。重复以上步骤，多打几条纸带 ⑶ 从几条打下点的纸带中挑选第一、二点间距离接近2mm且点迹清楚的纸带进行测量。 纸带如图第一、二点间距离接近2mm的原因： 数据处理： 若按实验要求正确地选出纸带进行测量，量得连续三点A、B、C到第一个点的距离如图所示（相邻计数点时间间隔为0.02 s），那么： ⑴ 纸带的　　 　　端与重物相连； ⑵ 打点计时器打下计数点B时，物体的速度vB=　 ； ⑶ 若重物的质量为m ，从起点O到打下计数点B的过程中重力势能减少量是ΔEp= ， 此过程中物体动能的增加量ΔEk= （取g=9.8 m/s2）； ⑷ 通过计算，数值上ΔEp ΔEk（填 ＞ = 或 ＜ ）这是因为　　 　　； ⑸ 实验的结论是　 　 　　 . 实验的注意事项： 1、重物下落过程中，摩擦阻力和空气阻力会影响实验效果： ① 重物应该选择小而重的（即密度比较大的），以减小空气阻力对实验的影响。 ② 打点计时器安装时要竖直，必须使纸带两限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力。 2、最好选择第1个点作为开始，离起点较远的点作为终了位置。 3、为了保证打第一个点时重物下落的速度刚好为0： ① 实验时，需保持提纸带的手不动，待接通电源，让打点计时器工作正常后才松开纸带让重锤下落，以保证第一个点是一个清晰的点。 ② 选用纸带时应尽量挑选第一、二点间接近2mm的纸带 4、释放重物前，重物应靠近打点计时器，以便打出较多的点。通常每个点都作为计数点，间隔0.02s 5、实验中无需用天平测量质量，数据处理时，质量可用m代替 例1.如图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．刻度尺 B．秒表 C．0～12V的直流电源 D．0～12V的交流电源 （2）下面列举了该实验的几个操作步骤： A．按照图示的装置安装器件； B．将打点计时器接到电源的“直流输出”上； C．用天平测出重锤的质量； D．释放悬挂纸带的夹子，同时接通电源开关打出一条纸带； E．测量纸带上某些点间的距离； F．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能． 其中没有必要进行的或者操作不当的步骤是 （3）若当地重力加速度g=9.8m/s2。实验选用重锤质量为0.1kg，从所打纸带中选择一条合适的纸 带，此纸带第1、2点间的距离接近 。纸带上连续的点A、B、C、D至第1个点O的距 离如图所示，则重锤从O运动