第一篇：實驗驗證機械能守恒定律

實驗:驗證機械能守恒定律

一、選擇題

1．用自由落體法驗證機械能守恒定律的實驗中，下面哪些測量工具是必需的()

A.天平B.彈簧測力計C.刻度尺D.秒表

2．在做驗證機械能守恒定律實驗時，以下說法正確的是()

A.選用重錘時，重的比輕的好

B.選用重錘時，密度大的比密度小的好

C.選用重錘后要稱質(zhì)量

D.重錘所受重力要遠大于它所受的空氣阻力和打點計時器對紙帶的阻力

3.在做驗證機械能守恒定律的實驗中,下列物理量需要用工具測量的是();通過計算得到的是()

A.重錘的質(zhì)量B.重力加速度C.重錘下落的高度D.重錘下落的瞬時速度

4．在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，由于打點計時器兩限位孔不在同一豎直線上，使紙帶通過時受到較大阻力，這樣的結(jié)果會有()22 A.mgh?1B.mgh?mvmv22 C.mgh?1D.以上都有可能 mv5.下列關(guān)于“驗證機械能守恒定律”的實驗誤差的說法中，正確的是（）

A.重物的質(zhì)量測量不準(zhǔn)會產(chǎn)生誤差

B.重物的質(zhì)量大一些,有利于減小誤差

C.重物的質(zhì)量小一些,有利于減小誤差

D.先釋放重物,后接通電源會造成較大誤差

二、填空題

v2v2

6.本實驗中，若以為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出一h圖象應(yīng)是，才能22

v2

驗證機械能守；一h圖象的斜率等于的數(shù)值． 2

7.在用落體法驗證機械能守恒定律的實驗中：所用重錘的質(zhì)量m=1.0 kg，打點計時器所用電源頻率50 Hz，打下的紙帶如圖5-26-1所示(圖中的數(shù)據(jù)為從起始點0到該點的距離)，則在打B點時，重錘的速度vB=m／s，重錘的動能Ek=

J，從開始下落到打B點時，重錘的勢能減小量是

圖5-26-1 J(取兩位有效數(shù)字)．

參考答案

一、選擇題

1.C;2.D;3.C,D;4.B;5.B

二、填空

6.一條過原點的傾斜直線,重力加速度7.0.79,0.31,0.31

第二篇：實驗驗證機械能守恒定律

實驗驗證機械能守恒定律

1．(9分)在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，下列物理量中需要用工具測量的有()；通過計算得到的有()

A．重錘的質(zhì)量 B．重力加速度

C．重錘下落的高度

D．與重錘下落高度對應(yīng)的重錘瞬時速度

sn＋sn＋

1【解析】 重錘下落的高度從紙帶上用毫米刻度尺測量．某點速度由公式vn＝或

2T

hn＋1－h(huán)n－1vn＝

2T

【答案】 C D

2．(9分)在驗證機械能守恒定律的實驗中有關(guān)重錘質(zhì)量，下列說法中正確的是()A．應(yīng)選用密度和質(zhì)量較大的重錘，使重錘和紙帶所受的重力遠大于它們所受的阻力 B．應(yīng)選用質(zhì)量較小的重錘，使重錘的慣性小一些，下落時更接近于自由落體運動 C．不需要稱量錘的質(zhì)量

D．必須稱量重錘的質(zhì)量，而且要估讀到0.01g 【解析】 本實驗依據(jù)的原理是重錘自由下落驗證機械能守恒定律，因此重錘的密度和質(zhì)量應(yīng)取得大一些，以便系統(tǒng)所受的阻力和重錘的重力相比可以忽略不計，以保證重錘做自

2由落體運動．本實驗不需要測出重錘的質(zhì)量，實驗只需要驗證gh＝就行了．

2【答案】 AC 3．(11分)(2009·深圳調(diào)研)某同學(xué)利用透明直尺和光電計時器來驗證機械能守恒定律，實驗的簡易示意圖如圖所示，當(dāng)有不透光物體從光電門間通過時，光電計時器就可以顯示物體的擋光時間．所用的XDS—007光電門傳感器可測的最短時間為0.01ms.將擋光效果好、寬度為d＝3.8×10－3m的黑色磁帶貼在透明直尺上，從一定高度由靜止釋放，并使其豎直通過光電門．某同學(xué)測得各段黑色磁帶通過光電門的時間Δti與圖中所示的高度差Δhi并對部

2分數(shù)據(jù)進行處理，結(jié)果如下表所示．(取g＝9.8m/s，注：表格中M為直尺質(zhì)量)

(1)從表格中數(shù)據(jù)可知，直尺上磁帶通過光電門的瞬時速度是利用vi簡要分析該同學(xué)這樣做的理由是________．

(2)請將表格中數(shù)據(jù)填寫完整．

(3)通過實驗得出的結(jié)論是________________．

(4)根據(jù)該實驗請你判斷下列ΔEk—Δh圖象中正確的是dti()

【解析】(1)因瞬時速度等于極短時間或極短位移內(nèi)的平均速度．(4)因為ΔEp＝mg·Δh，ΔEp＝ΔEk，所以ΔEk＝mg·Δh，所以正確答案為C.【答案】(1)瞬時速度等于極短時間或極短位移內(nèi)的平均速度(2)4.22 3.97M或4.00M 4.01M或4.02M(3)在誤差允許的范圍內(nèi)，重力勢能的減少量等于動能的增加量

(4)C

4．(11分)在利用電磁打點計時器(電磁打點計時器所用電源頻

率為50Hz)“驗證機械能守恒定律”的實驗中：

(1)某同學(xué)用如圖所示裝置進行實驗，得到如圖所示的紙帶，把第一個點(初速度為零)記作O點，測出點O、A間的距離為

68.97cm，點A、C間的距離為15.24cm，點C、E間的距離為

216.76cm，已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹?.8m/s，重錘的質(zhì)量為m＝

1.0kg，則打點計時器在打O點到C點的這段時間內(nèi)，重錘動能的增加量為________J，重力勢能的減少量為

________J.(2)利用這個裝置也可以測量重錘下落的加速度a＝________m/s2.(3)在實驗中發(fā)現(xiàn)，重錘減少的重力勢能總大于重錘增加的動能，其原因主要是因為在重錘帶著紙帶下落的過程中存在著阻力的作用，用題目中給出的已知量求重錘下落過程中受到的平均阻力大小為________N.【解析】 本題主要考查“驗證機械能守恒定律”這個實驗的基本原理和應(yīng)用，并且綜合了牛頓第二定律．

32.00×10－

2(1)C點速度vC＝m/s＝4.00m/s 4T4×0.02

該過程動能的增加量

112ΔEkmv2C＝1.0×(4.00)J＝8.00J 22

該過程重力勢能的減少量為ΔEp＝mg·OC

＝1.0×9.8×(68.97＋15.24)×10－2J＝8.25J.(2)加速度a＝(2T)(16.76－15.24)×10－2

2＝＝9.50m/s2.(2×0.02)(3)由牛頓第二定律得mg－Ff＝ma

即Ff＝mg－ma＝0.30N.【答案】(1)8.00 8.25(2)9.50(3)0.30

5．(11分)利于如圖所示的裝置驗證機械能守恒定律．圖中AB是固定的光滑斜面，斜AECE－AC

面的傾角為30°，1和2是固定在斜面上適當(dāng)位置的兩個光電門，當(dāng)光電門中有物體通過時與它們連線的光電計時器(都沒有畫出)能夠顯示擋光時間．讓滑塊從斜面的頂端滑下，光電門1、2各自連接的光電計時器顯示的擋光時間分別為5.00×10－2s、2.00×10－2s.已知滑塊質(zhì)量為2.00kg，滑塊沿斜面方向的長度為5.00cm，光電門1和2之間的距離為0.54m，g取

9.80m/s2，取滑塊經(jīng)過光電門時的速度為其平均速度．

(1)滑塊通過光電門1時的速度v1＝________m/s，通過光電門2時的速度v2＝

________m/s；

(2)滑塊通過光電門1、2之間的動能增加量為________J，重力勢能的減少量為________J.(3)由以上數(shù)據(jù)，得出的結(jié)論是____________________．

L0.05【解析】(1)光電門記錄的瞬時速度取經(jīng)過光電門時的平均速度v1＝m/s＝t10.0

51.00m/s

L0.05v2＝＝m/s＝2.50m/s.t20.02122(2)ΔEkm(v2－v1)＝5.25J

2ΔEp＝mgs12sin30°＝2×9.8×0.54×0.5J＝5.29J.(3)在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，ΔEk＝ΔEp，所以小車沿斜面下滑過程中機械能守恒．

【答案】(1)1.00 2.50(2)5.25 5.29(3)在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，ΔEk＝ΔEp，所以小車沿斜面下滑過程中機械能守恒

6．(11分)如圖甲所示，用包有白紙的質(zhì)量為1.00kg的圓柱棒替代紙帶和重物，蘸有顏料的毛筆固定在電動機上并隨之勻速轉(zhuǎn)動，使之替代打點計時器．當(dāng)燒斷懸掛圓柱棒的線后，圓柱棒豎直自由下落，毛筆就在圓柱棒面的紙上畫出記號，如圖乙所示，設(shè)毛筆接觸棒時不影響棒的運動．測得記號之間的距離依次為26.0mm、50.0mm、74.0mm、98.0mm、122.0mm、146.0mm，已知電動機銘牌上標(biāo)有“1200r/min”字樣，由此驗證機械能守恒定律，根據(jù)以上內(nèi)容，可得

(1)毛筆畫相鄰兩條線的時間間隔T＝________s.(2)根據(jù)乙圖所給的數(shù)據(jù)，可知毛筆畫下記號3時，圓柱棒下落的速度v3＝________m/s；畫下記號6時，圓柱棒下落的速度v6＝________m/s；記號3、6之間棒的動能的變化量為________J．重力勢能的變化量為________J，由此可得出的結(jié)論是______________________．(g取9.80m/s2，結(jié)果保留三位有效數(shù)字)

60【解析】(1)T＝0.05s.1200

(50.0＋74.0)(2)v3×10－3m/s＝1.24m/s 2T

(122.0＋146.0)v6＝10－3m/s＝2.68m/s 2T

112ΔEkmv26－v3＝2.82J 2

2ΔEp＝mg(122.0＋98.0＋74.0)×10－3＝2.88J

在誤差允許的范圍內(nèi)，機械能守恒．

【答案】(1)0.05s(2)1.24 2.68 2.82 2.88 在誤差允許的范圍內(nèi)，機械能守恒

7．(11分)如圖所示，是用自由落體法驗證機械能守恒定律時得到的一條紙帶，我們選中N點來驗證機械能守恒定律，下面舉出一些計算N點速度的方法，其中正確的是（）

sn＋sn＋1①N點是第n個點，則vn＝gnT ②N點是第n個點，則vn＝g(n－1)T ③vn＝2T

dn＋1－dn－1④vn＝2T

A．①③B．①②③C．③④D．①③④

【解析】 由于本實驗需要的是物體在某一時刻的真實速度，故應(yīng)使用紙帶上的數(shù)據(jù)求解，利用做勻變速運動的物體在一段時間內(nèi)的平均速率等于這段時間的中間時刻的瞬時速度這一規(guī)律求解．

【答案】 C

8．(13分)(2009·荊州調(diào)研)如圖所示的實驗裝置驗證機械能守恒定

律．實驗所用的電源為學(xué)生電源，輸出電壓為6V的交流電和直流電兩

種．重錘從高處由靜止開始落下，重錘上拖著的紙帶通過打點計時器打

出一系列的點，對紙帶上的點痕跡進行測量，即可驗證機械能守恒定律．

(1)下面列舉了該實驗的幾個操作步驟：()

A．按照圖示的的裝置安裝器件；

B．將打點計時器接到電源的直流輸出端上；

C．用天平測量出重錘的質(zhì)量；

D．釋放懸掛紙帶的夾子，同時接通電源開關(guān)打出一條紙帶；

E．測量打出的紙帶上某些點之間的距離；

F．根據(jù)測量的結(jié)果計算重錘下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動能．

指出其中沒有必要進行的或者操作不恰當(dāng)?shù)牟襟E，將其選項對應(yīng)的字母填在下面的橫線上，并說明理由．

________________________________________________________________________.(2)利用這個裝置也可以測量重錘下落的加速度a的數(shù)值，如圖所示．根據(jù)打出的紙帶，選取紙帶上打出的連續(xù)五個點A、B、C、D、E，測出A點距起始點O的距離為s0，點A、C間的距離為s1，點C、E間的距離為s2，使用交流的頻率為f，則根據(jù)這些條件計算重錘下落的加速度a的表達式為：a＝

________.(3)在驗證機械能守恒定律的實驗中發(fā)現(xiàn)，重錘減小的重力勢能總是大于重錘增加的動

能，其原因主要是因為在重錘下落過程中存在著阻力的作用，可以通過該實驗裝置測定該阻力的大?。粢阎?dāng)?shù)刂亓铀俣裙J的較準(zhǔn)確的值為g，還需要測量的物理量是______．

(4)試用這些物理量和紙帶上的測量數(shù)據(jù)表示出重錘在下落過程中受到的平均阻力大小為F＝________.【解析】(1)步驟B是錯誤的，應(yīng)接到交流電源的輸出端；步驟D是錯誤的，應(yīng)先接通電源，待打點穩(wěn)定后再釋放紙帶；步驟C不必要，因為根據(jù)測量原理，重錘的動能和勢能中都包含m，可以約去．

(s2－s1)f2224a(2)因為s2－s1＝a)a＝ff

4(3)重錘質(zhì)量m.由牛頓第二定律mg－F＝ma，所以阻力

(s2－s1)f2F＝m[g． 4

(s2－s1)f(s2－s1)f【答案】(1)見解析(2)(3)重錘質(zhì)量m(4)m[g44

9．(14分)如圖所示的裝置可用來驗證機械能守恒定律．?dāng)[錘

A拴在長L的輕繩一端，另一端固定在O點，在A上放 一個小

鐵片，現(xiàn)將擺錘拉起，使繩偏離豎直方向成θ角時靜止開始釋放

擺錘，當(dāng)其到達最低位置時，受到豎直擋板P阻擋而停止運動，之后鐵片將飛離擺錘而做平拋運動．

(1)為了驗證擺錘在運動中機械能守恒，必須求出擺錘在最低

點的速度．為了求出這一速度，實驗中還應(yīng)該測得的物理量是

______________________．

(2)根據(jù)測得的物理量表示擺錘在最低點的速度v＝________.(3)根據(jù)已知的和測量的物理量，寫出擺錘在運動中機械能守恒的關(guān)系式為________．

【解析】(1)鐵片離開擺錘后做平拋運動，故要想求出擺錘在最低點的速度，需根據(jù)平拋運動的規(guī)律：

1s＝v0t ①，h＝gt2 ②，因此需測h、s.2g(2)由(1)中①、②聯(lián)立求得：v＝.2h

(3)擺錘在下擺過程中只有重力做功，由機械能守恒得：

1mgL(1－cosθ)＝v2，2

2gs把v＝s代入上式得：L(1－cosθ)2h4h

【答案】(1)擺錘A最低點離地面的豎直高度h和鐵片做平拋運動的水平位移s

2gs(2)s(3)L(1－cosθ)2h4h22

第三篇：7.9實驗驗證機械能守恒定律教學(xué)設(shè)計

《實驗：驗證機械能守恒定律》教學(xué)設(shè)計

山東省鄒平縣長山中學(xué) 李敏 石濤

【目標(biāo)要求】

一、知識與技能

1．理解實驗的設(shè)計思路，明確實驗中需要測量的物理量。

2．知道實驗中選取測量點的有關(guān)要求，會根據(jù)實驗中打出的紙帶測定物體下落的距離，掌握測量物體運動的瞬時速度的方法。

3．能正確進行實驗操作，能夠根據(jù)實驗數(shù)據(jù)的分析中得出實驗結(jié)論。

4．能定性地分析產(chǎn)生實驗誤差的原因，并會采取相應(yīng)的措施減小實驗誤差。

二、過程與方法

通過驗證機械能守恒定律，體驗驗證過程與物理學(xué)的研究方法。

三、情感、態(tài)度與價值觀

通過親自實踐，培養(yǎng)學(xué)生觀察和實踐能力，培養(yǎng)學(xué)生實事求是的態(tài)度和正確的科學(xué)觀。

【教學(xué)重難點】

1．驗證機械能守恒定律的實驗原理。

2．驗證機械能守恒定律的誤差分析及如何減小實驗誤差的方法。

【教學(xué)方法】

學(xué)生分組實驗。

【教學(xué)過程】

一、導(dǎo)入新課

上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了機械能守恒定律，掌握了機械能守恒定律的條件和公式。這節(jié)課我們通過實驗來驗證一下機械能守恒定律。

二、進行新課

實驗?zāi)康模和ㄟ^研究物體自由下落過程中動能與勢能的變化，驗證機械能守恒定律。

實驗原理：用天平測出重物的質(zhì)量，紙帶上某兩點的距離等于重物下落的高度，這樣就可以得到重物下落過程中勢能的變化。重物的速度可以用大家熟悉的方法從紙帶測出（即每計數(shù)點的瞬時速度），這樣就得到它在各點的動能。比較重物在某一過程的初末狀態(tài)動能變化與勢能變化的多少，就能驗證機械能是否守恒。

需用的實驗儀器：（請在所需儀器右面打√對號）1秒表 5打點計時器 9帶鐵夾的實心重錘

2紙帶 6復(fù)寫紙片 10帶鐵夾的空心重錘

3刻度尺 7導(dǎo)線、電鍵 11交流220v,50Hz電源

4天枰

8帶有鐵夾的鐵架臺

12高壓交流電源

主要實驗步驟及注意事項：次序

1主要步驟

用天平稱出重錘的質(zhì)量。

按課本圖所示，把打點計時器安裝在注意事項

備注

改進措施

把鐵架臺降低并固定到桌面上

打點計時器安裝時，這一步你有必須使紙帶兩限位以減小摩擦阻力。

為什么？ 好的改良意

孔在同一豎直線上，見嗎？鐵架臺上，用導(dǎo)線把打點記時器與交流電源連好。

用手握著紙帶上端并讓紙帶保持豎直，讓重物靜止地靠近打點計時器。接通電源，松開紙帶，讓重物自由落下，紙帶上打下一系列小點，斷開電源。

換個同學(xué)，重復(fù)以上2-4步幾次，得3—5條紙帶。

在打好點的紙帶中挑選點跡清晰的一條紙帶，在起始點標(biāo)上0，以后各

先接通電源，后松紙帶

挑選打點清晰，且紙帶上最前端兩點間距接近2mm左右的紙帶

請?zhí)顚懴旅鏀?shù)據(jù)表格。如果起點不清晰該怎么辦？

請?zhí)顚懴旅鏀?shù)據(jù)表格依次標(biāo)上1、2、3??用刻度尺測出對應(yīng)高度h1、h2、h3??

7應(yīng)用公式計算各點

對應(yīng)的速度v11、v2、v3??

計算各點相對于起點O的勢能減少8

填寫表格。兩數(shù)據(jù)相等嗎？如不相等分析原因。

量mghn和動能的增加量

行比較。

進

9處理數(shù)據(jù)得出結(jié)論

數(shù)據(jù)表格：（T=s，m=kg，同一紙帶以O(shè)點為起點）計數(shù)點 1 2 3

4Δh m

初態(tài)Vo末態(tài)Vn勢能減少量 m/s

m/s

ΔEP（J）

動能增加量 ΔEK（J）

對比 ΔEP與ΔEK

產(chǎn)生誤差原因分析：（思考出幾條，請寫出幾條）1 2

3誤差原因

為減小誤差操作時應(yīng)注意方面

結(jié)論：

結(jié)論的評估：

經(jīng)典分析：

例：（山東省2008年夏季學(xué)業(yè)水平考試第16題）在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，造成實驗誤差的原因主要有：

（1）

（2）

【鞏固提高】

1．在用自由落體運動驗證機械能守恒定律的實驗中：

①若用公式計算即時速度進行驗證，打點記時器所接交流電的頻率為50HZ，甲、乙兩條實驗紙帶（如圖所示），應(yīng)選_____紙帶好，②驗證機械能守恒定律的實驗所用的打點記時器的線圈應(yīng)接的電源是（）

A．交流220VB．直流220VC．交流6VD．直流6V

2．某同學(xué)為驗證機械能守恒定律編排了如下實驗步驟：

A．用天平稱出重物的質(zhì)量；

B．把紙帶固定到重物上，并把紙帶穿過打點計時器，提升到一定高度；

C．拆掉導(dǎo)線，整理儀器；

D．?dāng)嚅_電源，調(diào)整紙帶，重做兩次；

E．用秒表測出重物下落的時間；

F．用毫米刻度尺測出計數(shù)點與起點的距離，記錄數(shù)據(jù)，并計算出結(jié)果，得出結(jié)論；

G．把打點計時器接到低壓交流電源上；

H．接通電源，釋放紙帶；

I．把打點計時器接到低壓直流電源上；

J．把打點計時器固定到桌邊的鐵架臺上。

上述實驗步驟中錯誤的是，可有可無的是，其余正確且必要的步驟按實驗操作順序排列是。（均只需填步驟的代號）

3．在驗證機械能守恒定律時，如果以為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出的圖象應(yīng)是什么形狀才能驗證機械能守恒定律，圖線的斜率表示什么？

參考答案：

1．①甲②A

2．上述實驗步驟中錯誤的是E和I，因為實驗中不需要測定時間，打點計時器應(yīng)使用低壓交流電源?？捎锌蔁o的實驗步驟是A。正確且必要的步驟按實驗操作順序排列是：J、G、B、H、D、C、F。

3．實驗數(shù)據(jù)繪出圖象應(yīng)是通過原點的一條傾斜直線。由圖線的斜率表示重力加速度g。

第四篇：驗證機械能守恒定律實驗總結(jié)

驗證機械能守恒定律

1.實驗?zāi)康膶W(xué)會用打點計時器驗證機械能守恒定律的實驗方法和技能

2.實驗原理

在物體自由下落的過程中，只有重力對物體做功，遵守機械能守恒定律，即重力勢能的減少量等于動能的增加量。在實驗誤差范圍內(nèi)驗證mgh?121212mv（必須初速度為零）或 mgh?mv2?mv1（v1≠0）22

2測定第n點的瞬時速度的方法是：測出第n點的相鄰前、后兩段相等時間T內(nèi)下落的距離sn和sn+1，由公式

d?dn?1sn?sn?1，或由vn=n?1算出，如圖所示。(注意單位用國際單位，看清計數(shù)點還是計時點，注意有無2T2T

有效數(shù)字的要求)

3．實驗器材

鐵架臺(帶鐵夾)、電磁打點計時器、重錘(帶紙帶夾子)、紙帶、復(fù)寫紙片、直尺、導(dǎo)線、低壓交流電源 vn=

4.實驗步驟

（1）按右上圖裝置把打點計時器固定在支架上，并將打點計時器接在4～6V的交流電源上.（如果用電火花打點計時器電壓：220v交流電）

（2）將大約0.5 m長的紙帶用小夾子固定在重錘上后穿過打點計時器，用手豎直提起紙帶使重錘?？吭诖螯c計時器附近．

（3）先接通電源，再松開紙帶，讓重物自由下落，計時器就在紙帶上打下一系列的點.（4）換上新的紙帶，重做幾次上面的實驗.5．注意事項

(1)安裝打點計時器時，必須使兩紙帶限位孔在同一豎直線上，以減小摩 擦阻力．

(2)實驗時，必須保持提起的紙帶豎直，手不動，待接通電源：讓打點計時器工作穩(wěn)定后再松開紙帶，以保證第一點是一個清晰的點．

(3)測量高度h時，應(yīng)從起始點算起，為減小h的相對誤差，選取的計數(shù)點要離起始點遠些，紙帶不宜過長，有效長度可60～80 cm．

2(4)因為是通過比較mv/2和mgh是否相等驗證機械能是否守恒，故不需要測量重錘的質(zhì)量．

如果實驗要求計算勢能和動能的具體數(shù)據(jù)，那就必須要知道物體的質(zhì)量。

（5）本實驗中因重物和紙帶在下落的過程中要克服阻力做功，故動能的增加量ΔEk一定略小于重力勢能的減少量，這是不可避免的，屬于系統(tǒng)誤差.（6）不用測量g,直接用g=9.8m/s

（7）我們要求重物作自由落體運動，而阻力是不可避免地存在的，為了減少阻力對實驗的影響，應(yīng)采用密度較大的重物。

（8）選計數(shù)點時，相鄰計數(shù)點間的距離要盡可能拉得開些，使求得的速度誤差小些。

26． 數(shù)據(jù)處理

在已經(jīng)打好的紙帶中挑選點跡清晰的一條紙帶，在起始點標(biāo)上O，以后各點依次標(biāo)上1, 2, 3, ?用刻度尺測出對應(yīng)下落高度h1、h2、h3 ?，計算各點對應(yīng)的瞬時速度v1、v2、v3?，然后計算各點對應(yīng)的勢能減少量 mghn和動能增量mvn/2 進行比較． 計算時不需要測量出重錘質(zhì)量m．

這個實驗也可以用紙帶上任意兩點，第N點和第N+M點，計算打N點和N+M點的瞬時速度V1、V2，量出第N點和第N+M點的距離Δh，重力勢能減少量mgΔh和動能增量2112mv2?mv1進行比較 22

27． 誤差分析

本實驗把重錘帶動紙帶的下落作為自由落體運動處理，實際上由于存在摩擦阻力一定會使結(jié)果出現(xiàn)偏差． 因為實際計算出來的速度vn應(yīng)小于無其他阻力時對應(yīng)于該點的速度，也就是說最終結(jié)果應(yīng)當(dāng)出現(xiàn)動能

2增量mvn/2略小于重力勢能減小量mghn

在計算任意一點的瞬時速度vn時，采用的方法是vn?sn?sn?1或vn?hn?1?hn?1的方法，而沒有用vn=n·gt的方法

2T2T

計算，也是出此考慮，如果用vn=n·gt計算第n點速度，實際上是用理論的g值代替了實際上的加速度a, 且a＜g，則vn結(jié)果將會偏大，再者做這個實驗時是先接通電源，再放手，可能造成紙帶上記錄的最初兩點之間的時間間隔小于0．02 s 用vn=n·gt計算時仍按0．02 s計算，也會使vn值偏大，無論怎樣，使用vn=n·gt計算瞬時速度都將使動能增量的計算值偏大．

典型例題

例1“驗證機械能守恒定律”的實驗可以采用如圖所示的甲或乙方案來進行．

(1)比較這兩種方案，________(選填“甲”或“乙”)方案好些，理由

_______________

自由落體實驗斜面小車實驗

驗證機械能守恒定律驗證機械能守恒定律

(2)如圖是該實驗中得到的一條紙帶，測得每兩個計數(shù)點間的距離如圖中所示，已知每兩個計數(shù)點之間的時間間隔T＝0.1 s．物體運動的加速度a＝________；該紙帶是

采用________(選填“甲”或“乙”)實驗方案得到的，簡要寫出判斷依據(jù)

__________

(3)如圖是采用甲方案時得到的一條紙帶，在計算圖中N點速度時，幾位同學(xué)

分別用下列不同的方法進行，其中正確的是()

xn＋xn＋1dn＋1－dn－1A．vN＝gnTB．vNC．vN＝．vN＝g(n－1)T 2T2T

例2：在用重錘下落來驗證機械能守恒時，某同學(xué)按照正確的操作選得紙帶如圖所示.其中O是起始點，A、B、C、D、E是打點計時器連續(xù)打下的5個點，打點頻率為50 Hz.該同學(xué)用毫米刻度尺測量O到A、B、C、D、E各點的距離，并記錄在圖中（單位：cm）

（1）這五個數(shù)據(jù)中不符合有效數(shù)字讀數(shù)要求的是

（填A(yù)、B、C、D或E）點讀數(shù)________.（2）紙帶連接重物（填左端或右端）

（3）該同學(xué)用重錘在OC段的運動來驗證機械能守恒，OC距離用h來表示，他用vC

C點對應(yīng)的重錘的瞬時速度，得到動能的增加量，這種做法（填“對”或“不對”）___________.（4）若O點到某計數(shù)點的距離用h表示，重力加速度為g，該點對應(yīng)重錘的瞬時速度為v，則實驗中要驗證的等式為________________.（5）若重錘質(zhì)量m=2.00×10 kg，重力加速度g=9.80 m/s，由圖中給出的數(shù)據(jù)，可得出從O點到打下D點，重錘重力勢能的減少量為_____________ J，而動能的增加量為___________ J（均保留三位有效數(shù)字）.(6)兩者不完全相同的原因?qū)嶒炛行枰臏y量儀器是

（7）實驗結(jié)論是

（8）如果僅僅是驗證機械能是否守恒，實驗中是否需要測出重物質(zhì)量?_____________；因為___________．

（9）根據(jù)紙帶所測量的數(shù)據(jù)，還可以求出物體實際下落的加速度為________ m/s，物體在從A到B下落的過程中所受到的平均阻力為________ N(計算結(jié)果都要保留3位有效數(shù)字)，該阻力的來源主要有：

______________________________；____________________________________

例3如圖所示，是用落體法驗證機械能守恒定律的實驗裝置。（g取9.80m/s）

22-1

2某同學(xué)利用他自己實驗時打出的紙帶，測量出了各計數(shù)點到打點計時器打下的第一個點的距離h，算出了各計數(shù)點對應(yīng)的速度v，以h為橫軸，以12v為縱軸畫出了如圖的圖線。圖線的斜率近似等于_______。2

A.19.6B.9.80C.4.90D.2.2

5圖線未過原點O的原因是_____________________________________。

例

4、現(xiàn)要通過實驗驗證機械能守恒定律。實驗裝置如圖1所示：水平桌面上固定一傾斜的氣墊導(dǎo)軌；導(dǎo)軌上A點處有一帶長方形遮光片的滑塊，其總質(zhì)量為M，左端由跨過輕質(zhì)光滑定滑輪的細繩與一質(zhì)量為m的砝碼相連；遮光片兩條長邊與導(dǎo)軌垂直；導(dǎo)軌上B點有一光

電門，可以測量遮光片經(jīng)過光電門時的擋光時間t，用d表示A點到導(dǎo)軌底端C

點的距離，h表示A與C的高度差，b表示遮光片的寬度，s表示A，B 兩點的距

離，將遮光片通過光電門的平均速度看作滑塊通過B點時的瞬時速度。用g表示重力加速度。完成下列填空和作圖；

（1）若將滑塊自A點由靜止釋放，則在滑塊從A運動至B的過程中，滑塊、遮光片與砝碼組成的系統(tǒng)重力勢能的減小量可表示為_____。動能的增加量可表示為_________。若在運動過程中機械能守恒，1與s的關(guān)系式為2t

1= ________.t

2（2）多次改變光電門的位置，每次均令滑塊自同一點（A點）下滑，測量相應(yīng)的s與t值，結(jié)果如下表所示：

以s為橫坐標(biāo)，1為縱坐標(biāo)，在答題卡上對應(yīng)圖2位置的坐標(biāo)紙中t2

描出第1和第5個數(shù)據(jù)點；根據(jù)5個數(shù)據(jù)點作直線，求得該直線的斜率k=___________?10m.?s(保留3位有效數(shù)字).由測得的h、d、b、M和m數(shù)值可以計算出4?1?21?s直線的斜率ko，將k和ko進t2

行比較，若其差值在試驗允許的范圍內(nèi)，則可認為此試驗驗證了機

械能守恒定律。

2例1答案：(1)甲 該方案摩擦阻力小，誤差小，操作方便(2)4.83 m/s 乙 因為物體的加速度比g小得多

例4

補充例5 在“驗證機械能守恒”的實驗中，若不知道打點周期，只知道打點周期恒定，你能否利用打出的點跡

vsv22清晰的任一紙帶進行驗證？如何驗證？解析：如圖對點1有：v1=s/4T,若1=gh,則1/h=s/8Th=g, 2h2222222

=8Tg,此式表明：若以s為縱軸，以h為橫軸，則s-h圖線應(yīng)是過原點的直線.因此，畫出s-h圖線，若為過原點的直線，則表明機械能守恒定律正確.2222

第五篇：課堂改進案例——《實驗驗證機械能守恒定律》

課堂改進案例——《實驗 驗證機械能守恒定律》

劉佃慶

機械能守恒定律是力學(xué)中的一個重要規(guī)律。本節(jié)由學(xué)生小組合作設(shè)計驗證這個規(guī)律的實驗方案，并按照設(shè)計的實驗方案進行實際操作、觀察、測量、記錄和處理實驗數(shù)據(jù)。因此，本教學(xué)設(shè)計注重了在過程中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。通過積極的創(chuàng)造性活動，使學(xué)生參與并體驗了設(shè)計方案形成的思維過程，從中體會實驗設(shè)計的樂趣和艱辛，感悟了科學(xué)實驗的本質(zhì)和價值，從而使學(xué)生形成科學(xué)的情感態(tài)度與價值觀。經(jīng)過這樣的過程，所獲得的不僅僅是驗證了一條規(guī)律，而是像科學(xué)家那樣經(jīng)歷了一次科學(xué)探究的過程，會體驗到發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)造和成功的樂趣。

這節(jié)課的流程如下：

1、通過播放生活中三個常見的運動實例，第一個實例為蹦極（自由落體運動），第二個為投籃（拋體運動），第三個為蕩秋千（擺動），通過實例情景引入本課內(nèi)容、回顧機械能守恒的條件及表達式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時三個物理模型也為下一步學(xué)生利用實驗驗證機械能守恒定律提供了三種不同方案，學(xué)生從中選擇出最易操作、最簡單的運動即自由落體運動。

2、在學(xué)生選擇了自由落體運動作為研究方案后，設(shè)置問題，即質(zhì)量為m的物體從O點自由下落的過程，通過問題串的形式引導(dǎo)學(xué)生自主合作探究出本節(jié)課要做什么（即實驗?zāi)康模趺醋觯▽嶒炘恚?，測量那些物理量，如何測量，選擇哪些器材測量等問題，通過小組合作在解決了這些問題的同時也就把本節(jié)課的實驗原理、實驗操作、器材的選擇等問題解決了，也就設(shè)計出了實驗方案。

3、學(xué)生設(shè)計完實驗方案后，進行分組實驗，分組實驗先由組長分配任務(wù)，再開始實驗操作，在操作過程中每個同學(xué)都有事做，而且要在操作過程中發(fā)現(xiàn)操作中的困惑，及時提出問題，討論問題，老師巡回指導(dǎo)，在指導(dǎo)過程中幫助學(xué)生解決問題。

4、實驗操作完后學(xué)生要選擇紙帶進行數(shù)據(jù)的記錄。引導(dǎo)學(xué)生從實驗中打出的5、6條紙帶中選擇一條理想的紙帶，并引導(dǎo)學(xué)生準(zhǔn)確測量數(shù)據(jù)并記錄。

5、實驗數(shù)據(jù)處理，先是讓學(xué)生提出自己處理數(shù)據(jù)的方法，學(xué)生很容易想到把每一組數(shù)據(jù)都計算出來后，比較每組數(shù)據(jù)的gh是否等于v2／2，這種方法固然很好，可以驗證。這時老師引導(dǎo)學(xué)生用這種方法計算量大且不直觀，如何更方便快捷直觀的處理數(shù)據(jù)，繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)信息技術(shù)知識，應(yīng)用電腦數(shù)據(jù)處理軟件擬合出實驗數(shù)據(jù)的圖像，分析如果圖像呈現(xiàn)什么特點說明可以驗證。學(xué)生動手操作計算機，將數(shù)據(jù)輸入電腦軟件，擬合圖像，教師通過局域網(wǎng)和電腦軟件將學(xué)生處理數(shù)據(jù)的過程投放到大屏幕供所有學(xué)生觀看。這樣除了動手操作的學(xué)生，每個學(xué)生都能看到操作過程，讓每個學(xué)生都有事做。擬合完圖像后再由教師引導(dǎo)學(xué)生分析圖像，得到結(jié)論即在誤差允許的范圍內(nèi)，機械能守恒。

6、最后是課堂評價，留給學(xué)生3分鐘時間，思考反思這節(jié)課學(xué)到了什么，存在的不做，主要從實驗操作和小組合作兩個方面進行。小組互評老師點評。結(jié)束課程。

這節(jié)課的課堂改進點主要體現(xiàn)在以下幾點：

1、采用小組合作探究式教學(xué)方式。

傳統(tǒng)的實驗教學(xué)是老師講實驗原理、實驗步驟、實驗操作等，然后讓學(xué)生按照老師的講解做實驗，老師認為各個細節(jié)都講解到了，學(xué)生也該理解了。實際上，在實踐中，學(xué)生不止一次地暴露這樣或者那樣的問題，而這些問題在老師看來，自己講了那么多次，學(xué)生的錯誤實在讓他們費解。

于是采用小組合作探究方式，教師設(shè)置問題情境，通過問題串的形式，引導(dǎo)學(xué)生討論出實驗原理，設(shè)計出實驗方案。在學(xué)生討論和設(shè)計的過程中，同時解決做什么，怎么做，如何做，用什么做等問題，為下一步的分組實驗做好準(zhǔn)備。

2、提供大量實驗器材供學(xué)生選擇。

這節(jié)課提供給了學(xué)生大量器材供學(xué)生選擇，主要因為器材的選取是高考和學(xué)業(yè)水平考試的考點之一，而且通過學(xué)生自主選擇器材能加深學(xué)生對本實驗的理解。實驗中實驗器材的選擇，同樣也是在探究完實驗原理和實驗步驟之后，學(xué)生很自然的總結(jié)出來的。

3、數(shù)據(jù)處理采用信息技術(shù)輔助處理。

這節(jié)課的數(shù)據(jù)處理原來要占用大量的時間和精力，因為都是測量值，小數(shù)點本身就多，而且還要計算平方，計算量特別大，而現(xiàn)在的高考及學(xué)業(yè)水平考試對數(shù)值的計算要求比較低，所以通過計算機數(shù)據(jù)處理軟件來處理數(shù)據(jù)，學(xué)生只需將測量數(shù)據(jù)輸入電腦，就可以擬合出圖像，通過分析圖像得到結(jié)論。再通過局域網(wǎng)的架設(shè)，將學(xué)生處理數(shù)據(jù)的過程全程展示給所有學(xué)生?，F(xiàn)在隨著信息技術(shù)的普及，越來越多的應(yīng)用到我們的教學(xué)中來，如何實現(xiàn)信息技術(shù)與教學(xué)的融合，值得我們不斷思考和實踐，這節(jié)在這方面做了大膽那的嘗試，效果比較明顯。

整節(jié)課是以小組合作的方式進行的，通過小組合作探究實驗原理，設(shè)計出實驗方案；通過小組合作分工進行實驗、測量數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)。學(xué)生們在合作的過程中相互幫助，通過討論解決問題，在實驗操作中相互協(xié)作，共同完成實驗。成功的完成了本課的學(xué)習(xí)任務(wù)，達到了實驗的效果。通過以上教學(xué)過程不僅在課堂形式上進行了改進，而且的確讓學(xué)生在親身體驗中學(xué)到了知識，掌握了實驗操作。

回顧這節(jié)課，深刻地悟出了這樣的道理，教師的作用不是告訴學(xué)生什么，而是恰到好處地引導(dǎo)學(xué)生自己去探究去思考。