1、第八章 机械能守恒定律 5 实验：验证机械能守恒定律 第八章 机械能守恒定律 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 学习目标学习目标 学法指导学法指导 1.能提出可验证的物理问题能提出可验证的物理问题 2能在他人帮助下制订科学验证方能在他人帮助下制订科学验证方 案，会使用实验器材获取数据案，会使用实验器材获取数据 3能根据数据形成结论，会分析产能根据数据形成结论，会分析产 生实验误差的原因生实验误差的原因 4能撰写符合要求的实验报告，能能撰写符合要求的实验报告，能 与他人交流探究过程和结果与他
2、人交流探究过程和结果 5注意提升科学推理与科学论证能注意提升科学推理与科学论证能 力力 1.通过认真阅读教材，明确实验目通过认真阅读教材，明确实验目 的，理解实验原理和实验设计思路的，理解实验原理和实验设计思路 2通过通过“研究自由下落物体的机研究自由下落物体的机 械能械能”和和“研究沿斜面下滑物体的研究沿斜面下滑物体的 机械能机械能”实验，掌握实验方法，明实验，掌握实验方法，明 确实验中需要注意的问题确实验中需要注意的问题 3通过误差分析，掌握减小实验通过误差分析，掌握减小实验 误差的方法，并能创新设计新的实误差的方法，并能创新设计新的实 验验 第八章 机械能守恒定律 物理物理 必修必修 第
3、二册第二册 配人教版配人教版 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 知识导图知识导图 第八章 机械能守恒定律 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 预习导学 | 新知领悟 第八章 机械能守恒定律 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 一一、实验目的实验目的 验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律 二二、实验思路实验思路 机械能守恒的前提机械能守恒
4、的前提“只有重力或弹力做功只有重力或弹力做功”，因此可用小球自由落因此可用小球自由落 体的过程体的过程、物体沿光滑斜面下滑的过程和细线悬挂小球摆动的过程来验物体沿光滑斜面下滑的过程和细线悬挂小球摆动的过程来验 证机械能守恒定律证机械能守恒定律 第八章 机械能守恒定律 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 三三、物理量的测量物理量的测量 利用天平利用天平、打点计时器打点计时器、电源电源、纸带纸带、复写纸复写纸、重物重物、刻度尺刻度尺、带带 有铁夹的铁架台有铁夹的铁架台、导线等导线等，测量物体的质
5、量测量物体的质量、下降的高度及运动的速下降的高度及运动的速 度度 四四、进行实验进行实验 1安装：将打点计时器固定在铁架台上；用导线将打点计时器与安装：将打点计时器固定在铁架台上；用导线将打点计时器与 低压交流电源相连接低压交流电源相连接 第八章 机械能守恒定律 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 2接电源接电源，打点：把纸带的一端在重物上用夹子固定好打点：把纸带的一端在重物上用夹子固定好，另一端另一端 穿过打点计时器的限位孔穿过打点计时器的限位孔，用手提着纸带使重物停靠在打点计时器附用手提
6、着纸带使重物停靠在打点计时器附 近近接通电源接通电源，待打点稳定后松开纸带待打点稳定后松开纸带让重物自由下落让重物自由下落重复几次重复几次， 打下打下35条纸带条纸带 3选纸带：选取点迹较为清晰的纸带选纸带：选取点迹较为清晰的纸带，挑选纸带上第一个点及距挑选纸带上第一个点及距 离第一个点较远的点离第一个点较远的点，并依次标上并依次标上O、A、B、C 4数据测量：测出点数据测量：测出点O到点到点A、点点B、点点C的距离的距离，即为对应的即为对应的 下落高度下落高度h1、h2、h3 第八章 机械能守恒定律 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习
7、多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 五、数据处理五、数据处理 方法一：若验证从第一个点方法一：若验证从第一个点 O 到第到第 n 个点的过程中机械能守恒，个点的过程中机械能守恒， 需验证需验证 mghn1 2mv 2 n， 其中 ， 其中 vnh n 1hn1 2T ， 此种情况下， 需要选择第， 此种情况下， 需要选择第 1、 2 两点间距约为两点间距约为 2 mm(因为因为1 2gT 2 1 2 g0.0222 mm)、点迹清晰的纸、点迹清晰的纸 带带 第八章 机械能守恒定律 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂
8、| 素养初培 预习导学 | 新知领悟 方法二：若验证从第方法二：若验证从第 m 点点(m1)到第到第 n 点过程中机械能守恒，需点过程中机械能守恒，需 验证验证 mghmn1 2mv 2 n 1 2mv 2 m，其中 ，其中 hmn为为 m 点到点到 n 点距离点距离vm、vn分别分别 是打第是打第 m 个点和第个点和第 n 个点的速度个点的速度 vmh m 1hm1 2T ，vnh n 1hn1 2T 注意：注意：无论是方法一还是方法二，都不需要测定重物无论是方法一还是方法二，都不需要测定重物质量质量 m.通过通过 计算， 验证在误差允许的范围之内计算， 验证在误差允许的范围之内1 2v 2
9、 n与 与 ghn是否相等或是否相等或1 2v 2 m 1 2v 2 n与 与 ghmn 是否相等是否相等 第八章 机械能守恒定律 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 六六、注意事项注意事项 1安装打点计时器时安装打点计时器时，必须使两个限位孔在同一竖直线上必须使两个限位孔在同一竖直线上，以减以减 小摩擦阻力小摩擦阻力 2应选用质量和密度较大的重物应选用质量和密度较大的重物，增大重力可使阻力的影响相对增大重力可使阻力的影响相对 减小减小，增大密度可以减小体积增大密度可以减小体积，可使空气阻力
10、减小可使空气阻力减小 3实验时必须保持提起的纸带竖直实验时必须保持提起的纸带竖直，手不动手不动接通电源后接通电源后，让打让打 点计时器工作稳定后再松开纸带点计时器工作稳定后再松开纸带，以保证第一点是一个清晰的点以保证第一点是一个清晰的点 第八章 机械能守恒定律 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 4速度不能用速度不能用 vngtn或或 vn 2ghn计算，因为只要认为加速度为计算，因为只要认为加速度为 g，机械能当然守恒，即相当于用机械能守恒定律验证机械能守恒定律，机械能当然守恒，即相当于用
11、机械能守恒定律验证机械能守恒定律， 所以速度应从纸带上直接测量计算同样的道理，重物下落的高度所以速度应从纸带上直接测量计算同样的道理，重物下落的高度 h， 也只能用刻度尺直接测量，而不能用也只能用刻度尺直接测量，而不能用 hn1 2gt 2 n或 或 hn v2 n 2g计算得到 计算得到 第八章 机械能守恒定律 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 七七、误差分析误差分析 1本实验的误差主要来自空气阻力及纸带和计时器限位孔之间的本实验的误差主要来自空气阻力及纸带和计时器限位孔之间的 摩擦摩擦
12、，故重力势能的减少量应等于动能增加量和克服阻力做功之和故重力势能的减少量应等于动能增加量和克服阻力做功之和，所所 以动能的增加量应略小于重力势能的减少量以动能的增加量应略小于重力势能的减少量 2偶然误差偶然误差 测量长度时会带来误差测量长度时会带来误差，减小误差的办法是：减小误差的办法是： (1)测距离时都应从打第一个点测距离时都应从打第一个点(O点点)量起量起 (2)多测几次取平均值多测几次取平均值 第八章 机械能守恒定律 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 3系统误差系统误差 实验中重物
13、和纸带下落过程中要克服阻力实验中重物和纸带下落过程中要克服阻力(主要是打点计时器的阻主要是打点计时器的阻 力力)做功做功，故动能的增加量故动能的增加量Ek必定稍小于重力势能的减少量必定稍小于重力势能的减少量Ep，减小减小 误差的办法是：误差的办法是：(1)增大重物的质量；增大重物的质量； (2)减小器材摩擦减小器材摩擦，打点计时器换成电火花计时器打点计时器换成电火花计时器. 第八章 机械能守恒定律 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 多维课堂 | 素养初培 第八章 机械能守恒定律 物理物理
14、必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 精练精练1 用如图所示的实验装置验证机械能守恒定用如图所示的实验装置验证机械能守恒定 律律实验所用的电源为学生电源实验所用的电源为学生电源，输出电压有输出电压有6 V的交流的交流 电和直流电两种电和直流电两种，重物从高处由静止开始下落重物从高处由静止开始下落，重物拖重物拖 着纸带通过打点计时器打出一系列的点着纸带通过打点计时器打出一系列的点对纸带上的点对纸带上的点 进行测量进行测量，即可验证机械能守恒定律即可验证机械能守恒定律 实验原理和过程实验原理和过程 第八章
15、机械能守恒定律 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 (1)下面列举了该实验的几个操作步骤：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材；按照图示的装置安装器材； B将打点计时器接到电源的直流输出端上；将打点计时器接到电源的直流输出端上； C用天平测出重物的质量；用天平测出重物的质量； D释放纸带释放纸带，同时接通电源开关打出一条纸带；同时接通电源开关打出一条纸带； E测量打出的纸带上某些点之间的距离；测量打出的纸带上某些点之间的距离； F根据测量的结果计算重物下落过程中减少的重
16、力势能是否等于根据测量的结果计算重物下落过程中减少的重力势能是否等于 增加的动能增加的动能 第八章 机械能守恒定律 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 其中没有必要进行或者操作不恰当的步骤是其中没有必要进行或者操作不恰当的步骤是_.(将其选项对应将其选项对应 的字母填在横线处的字母填在横线处) (2)在验证机械能守恒定律的实验中，若以在验证机械能守恒定律的实验中，若以1 2v 2 为纵轴、以为纵轴、以 h 为横为横 轴根据实验数据绘出轴根据实验数据绘出1 2v- 2h 的图像应是 的图像应是
17、_，才能验证机械能守，才能验证机械能守 恒定律恒定律.1 2v 2-h 图像的斜率等 图像的斜率等于于_的数值的数值 【答案】【答案】(1)BCD (2)过原点的倾斜直线过原点的倾斜直线 重力加速度重力加速度 g 第八章 机械能守恒定律 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 【解析】【解析】(1)打点计时器应接到电源的交流输出端上故打点计时器应接到电源的交流输出端上故 B 错误；错误； 验证机械能是否守恒只需验证验证机械能是否守恒只需验证 mgh1 2mv 2，即 ，即 gh1 2v 2， ，
18、m 可约去，故可约去，故 不需要用天平测重物的质量故不需要用天平测重物的质量故 C 没有必要进行；开始实验时，应先给没有必要进行；开始实验时，应先给 打点计时器通电打点，然后再释放重物，让它带着纸带一同落下，如果打点计时器通电打点，然后再释放重物，让它带着纸带一同落下，如果 先放开纸带让重物下落， 再接通打点计时器的电源， 由于重物运动较快，先放开纸带让重物下落， 再接通打点计时器的电源， 由于重物运动较快， 不利于数据的采集和处理，会使实验产生较大的误差，故不利于数据的采集和处理，会使实验产生较大的误差，故 D 错误错误 第八章 机械能守恒定律 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人
19、教版 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 (2)利用利用1 2v 2-h 图线处理数据， 物体自由下落过程中机械能守恒， 图线处理数据， 物体自由下落过程中机械能守恒， mgh 1 2mv 2，即 ，即1 2v 2 g-h，若以，若以1 2v 2 为纵轴、以为纵轴、以 h 为横轴，画出的图线应是为横轴，画出的图线应是 过原点的倾斜直线，由以上易知过原点的倾斜直线，由以上易知1 2v 2-h 图线的斜率等于重力加速度 图线的斜率等于重力加速度 g 的的 数值数值 第八章 机械能守恒定律 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 课堂小
20、练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 变式变式1 如图甲所示如图甲所示，用落体法验证机械能守恒定律的实验用落体法验证机械能守恒定律的实验 第八章 机械能守恒定律 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 (1)某同学列举了该实验的几个步骤某同学列举了该实验的几个步骤，其中不正确或没有必要的是其中不正确或没有必要的是 _(填序号即可填序号即可) A正确安装好实验仪器正确安装好实验仪器 B将打点计时器接到学生电源的低压直流输出端将打点计时器接到学生电源的低压
21、直流输出端 C用天平测出下落重物的质量用天平测出下落重物的质量，且精确到且精确到0.01 kg D实验中实验中，释放纸带前用夹子夹住纸带不上下移动释放纸带前用夹子夹住纸带不上下移动，且保证纸带且保证纸带 竖直竖直 E为了使打出来的第一个点清晰为了使打出来的第一个点清晰，应该先释放纸带再接通打点计应该先释放纸带再接通打点计 时器的电源开关时器的电源开关 第八章 机械能守恒定律 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 (2)在实验中打点计时器所接交流电频率为在实验中打点计时器所接交流电频率为50 H
22、z，当地重力加速度当地重力加速度g 9.8 m/s2.实验选用的重物质量为实验选用的重物质量为1.0 kg，纸带上打点计时器打下的连续纸带上打点计时器打下的连续 计时点计时点A、B、C、D到到O点的距离如图乙所示点的距离如图乙所示，则重物从则重物从O点运动到点运动到C点点， 重力势能减少重力势能减少_J，重物经过重物经过C点时的速度为点时的速度为_ m/s，其动其动 能的增加为能的增加为_J.(均取三位有效数字均取三位有效数字) 【答案答案】(1)BCE (2)2.74 2.33 2.71 第八章 机械能守恒定律 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 课堂小练 | 素养达成 课后
23、|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 【解析】【解析】(1)打点计时器需要接入交流电源，故打点计时器需要接入交流电源，故 B 不正确；因为是不正确；因为是 比较比较 mgh 和和1 2mv 2 的大小关系， 故的大小关系， 故 m 可约去， 不需要用天平测重物质量，可约去， 不需要用天平测重物质量， 故故 C 没有必要；应先给打点计时器通电打点，然后再释放重锤，让它带没有必要；应先给打点计时器通电打点，然后再释放重锤，让它带 着纸带一同落下，有效的利用纸带，故着纸带一同落下，有效的利用纸带，故 E 不正确不正确 (2) 重重力势能减小量为力势能减小量为 Epmgh9.80
24、.279 5 J2.74 J，利用匀，利用匀 变速直线运动的推论，得变速直线运动的推论，得 vCxBD tBD 0.327 9 0.234 7 20.02 m/s2.33 m/s， 增加的动能为增加的动能为 EkC1 2mv 2 C 2.71 J. 第八章 机械能守恒定律 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 精练精练2 某同学用图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律某同学用图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律，其中其中 打点计时器的电源为交流电源打点计时器的电源为交流电源，可以使用的频率有可以
25、使用的频率有20 Hz、30 Hz和和40 Hz.打出纸带的一部分如图乙所示打出纸带的一部分如图乙所示 实验数据处理和误差分析实验数据处理和误差分析 第八章 机械能守恒定律 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 该同学在实验中没有记录交流电的频率该同学在实验中没有记录交流电的频率f，需要用实验数据和其他需要用实验数据和其他 题给条件进行推算题给条件进行推算 (1)若从打出的纸带可判定重物匀加速下落若从打出的纸带可判定重物匀加速下落利用利用f和图乙中给出的和图乙中给出的 物理量可以写出：在打点计
26、时器打出物理量可以写出：在打点计时器打出B点时点时，重物下落的速度大小为重物下落的速度大小为 _.打出打出C点时重物下落的速度大小为点时重物下落的速度大小为_，重物下落的加速重物下落的加速 度大小为度大小为_. (2)已测得已测得s18.89 cm，s29.50 cm，s310.10 cm；当地重力加速；当地重力加速 度大小为度大小为9.80 m/s2，实验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的实验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的1%. 由此推算出由此推算出f为为_Hz. 第八章 机械能守恒定律 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维
27、课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 【答案】【答案】(1)1 2f(s1 s2) 1 2f(s2 s3) 1 2f 2(s 3 s1) (2)40 【解析】【解析】(1)重物匀加速下落时，根据匀变速直线运动的规律，得重物匀加速下落时，根据匀变速直线运动的规律，得 vBs 1 s2 2T 1 2f(s1 s2)，vCs 2 s3 2T 1 2f(s2 s3)由由 s3s12aT2，得，得 a f2 s3s1 2 . (2)根据牛顿第二定律，有根据牛顿第二定律，有 mgkmgma，根据以上各式，化简，根据以上各式，化简， 得得 f 2 1k g s3s1 ，代入数据，可得，代入数据，可得
28、f40 Hz. 第八章 机械能守恒定律 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 变式变式2 在利用如图甲所示的实验装置在利用如图甲所示的实验装置“验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律”的的 实验中：实验中： (1)研究对象是做自由落体的重物研究对象是做自由落体的重物， 除下述器材：铁架台除下述器材：铁架台、电磁打点计时电磁打点计时 器器、纸带纸带、重物重物、夹子外夹子外，还要用的还要用的 器材是器材是_. 第八章 机械能守恒定律 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 课堂小练 |
29、素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 (2)处理数据时，本实验需要验证处理数据时，本实验需要验证 mgh1 2mv 2，选择纸带的要求是 ，选择纸带的要求是 _. (3)实验中得到一条纸带如图乙所示，打点周期为实验中得到一条纸带如图乙所示，打点周期为 T，O 点是打下的点是打下的 第一个点，当打点计时器打点第一个点，当打点计时器打点 C 时，物体的动能表达式为时，物体的动能表达式为 Ek_， 物体势能减少物体势能减少(或增加或增加)量的表达式为量的表达式为 Ep_.若等式若等式_ 成立，则验证了机械能守恒定律成立，则验证了机械能守恒定律 第八章 机械能守恒定
30、律 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 【解析解析】(1)实验时要测实验时要测h和速度和速度v，根据原理分析需要的实验器材根据原理分析需要的实验器材， 除列出的器材外除列出的器材外，还要低压交流电源还要低压交流电源，和测下落高度和位移时需要的刻和测下落高度和位移时需要的刻 度尺度尺 【答案】【答案】(1)刻度尺，低压交流电源刻度尺，低压交流电源 (2)点迹清晰，第点迹清晰，第 1、第、第 2 两点两点 间距离接近间距离接近 2 mm (3)m s 4 s2 2 8T2 mgs3 gs3 s
31、4 s2 2 8T2 第八章 机械能守恒定律 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 (2)处理数据时，本实验需要验证处理数据时，本实验需要验证 mgh1 2mv 2，因为初速度为零， ，因为初速度为零， 加速度为加速度为 g 的匀加速直线运动，在的匀加速直线运动，在 0.02 s 内的位移为内的位移为 2 mm，所以选用，所以选用 点迹清晰，第点迹清晰，第 1、第、第 2 两点间的距离接近两点间的距离接近 2 mm 的纸带来处的纸带来处理数据理数据 第八章 机械能守恒定律 物理物理 必修必修
32、第二册第二册 配人教版配人教版 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 (3)根据匀变速直线运动特点可知根据匀变速直线运动特点可知 vC s 4 s2 2T ， 因此其动能的增加量为因此其动能的增加量为 Ek1 2mv 2 C 0m s 4 s2 2 8T2 ， 重力势能的减小量重力势能的减小量 Epmghmgs3. 需要验证机械能守恒定律， 则需要验证重力势能的减小量与动能的需要验证机械能守恒定律， 则需要验证重力势能的减小量与动能的 增加量相等，即需要等式增加量相等，即需要等式 gs3 s 4 s2 2 8T2 成立成立 第八章 机械能守恒定
33、律 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 精练精练3 某研究性学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律某研究性学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实实 验装置如图甲所示验装置如图甲所示在气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电传在气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电传 感器感器A、B.滑块滑块P上固定一个遮光条上固定一个遮光条，若光线被遮光条遮挡若光线被遮光条遮挡，光电传感光电传感 器会输出高电压器会输出高电压，两光电传感器采集数据后与计算机相连两光电传感器采集数据后与计算机相连滑块在细
34、线滑块在细线 的牵引下向左加速运动的牵引下向左加速运动，遮光条经过光电传感器遮光条经过光电传感器A、B时时，通过计算机通过计算机 可以得到如图乙所示的电压可以得到如图乙所示的电压U随时间随时间t变化的图像变化的图像 应用气垫导轨和光电计时器验证机械能守恒定律应用气垫导轨和光电计时器验证机械能守恒定律 第八章 机械能守恒定律 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 (1)实验前实验前，接通气源接通气源，将滑块将滑块(不挂钩码不挂钩码)置于气垫导轨上置于气垫导轨上轻推滑轻推滑 块块，当图乙中的当图乙
35、中的t1_t2(填填“”“”或或“”)时时，说明气垫导轨已说明气垫导轨已 经水平经水平 (2)用游标卡尺测遮光条宽度用游标卡尺测遮光条宽度d，测量结果如图丙所示测量结果如图丙所示则则d _mm. 第八章 机械能守恒定律 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 (3)滑块滑块P用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与钩码用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与钩码Q相连相连，钩码钩码Q的的 质量为质量为m.将滑块将滑块P由图甲所示位置释放由图甲所示位置释放，通过计算机得到的图像如图乙通过计算机得到的图像如图乙 所
36、示所示，若若t1、t2和和d已知已知，要验证滑块和钩码组成的系统机械能是否守要验证滑块和钩码组成的系统机械能是否守 恒恒，还应测出还应测出_.(写出物理量的名称及符号写出物理量的名称及符号) (4) 若 上 述 物 理 量 间 满 足 关 系 式若 上 述 物 理 量 间 满 足 关 系 式 _ _，则表明在上述过程中滑块和钩码组成的系统机械能守恒则表明在上述过程中滑块和钩码组成的系统机械能守恒 【答案】【答案】(1) (2)5.0 (3)滑块滑块(含遮光条含遮光条)的质量的质量 M 和两光电门间和两光电门间 距离距离 L (4)mgL1 2(m M) d t2 2 1 2(m M) d t1
37、 2 第八章 机械能守恒定律 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 【解析解析】(1)实验前实验前，接通气源接通气源，将滑块将滑块(不挂钩码不挂钩码)置于气垫导轨上置于气垫导轨上， 轻推滑块轻推滑块，当题图乙中的当题图乙中的t1t2时时，说明滑块已经匀速运动说明滑块已经匀速运动，说明气说明气 垫导轨已经水平垫导轨已经水平 (2)用游标卡尺测遮光条宽度用游标卡尺测遮光条宽度d，则则d5.0 mm. 第八章 机械能守恒定律 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 课堂小练 | 素养达成
38、 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 (3)滑块经过两个光电门的速度分别为滑块经过两个光电门的速度分别为 d t2和 和 d t1，钩码重力势能的减 ，钩码重力势能的减 少量为少量为 mgL.要验证的关系是要验证的关系是 mgL1 2(m M) d t2 2 1 2(m M) d t1 2， 故还 ， 故还 应测出滑块应测出滑块(含遮光条含遮光条)的质量的质量 M 和两光电门间距离和两光电门间距离 L. (4)若上述物理量间满足关系式若上述物理量间满足关系式 mgL1 2(m M) d t2 2 1 2(m M) d t1 2，则表明在上述过程中，滑块和钩码组成的系
39、统机械能守恒 ，则表明在上述过程中，滑块和钩码组成的系统机械能守恒 第八章 机械能守恒定律 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 变式变式3 用用 DIS研究机械能守恒定律的实验装置如图研究机械能守恒定律的实验装置如图，如表是某同如表是某同 学某次的实验数据学某次的实验数据，实验中系统默认实验中系统默认 D D、C、B、 A A 各点高度分别为各点高度分别为 0、 0.050、0.100、0.150，A 点速度为点速度为 0.D、C、B 三点速度由光电门传感器三点速度由光电门传感器 测得测得分
40、析如表中实验数据分析如表中实验数据 第八章 机械能守恒定律 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 (1)从从B到到C到到D, 机械能逐渐减小机械能逐渐减小 , 其原因是其原因是_ _. (2)表中表中A 点的机械能数据明显偏小点的机械能数据明显偏小，其原因是摆锤释放器释放点其原因是摆锤释放器释放点 _(填填“高于高于”或或“低于低于”)A点点. 实验序号实验序号 D C B A 高度高度h/m 0 0.050 0.100 0.150 速度速度v/(m s 1) 1.878 1.616 1.29
41、9 0 势能势能Ep/J 0 0.003 9 0.007 8 0.011 8 动能动能Ek/J 0.014 1 0.010 4 0.006 7 0 机械能机械能E/J 0.014 1 0.014 4 0.014 6 0.011 8 第八章 机械能守恒定律 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 【答案答案】(1)克服空气阻力做功克服空气阻力做功，机械能减小机械能减小 (2)高于高于 【解析解析】(1)从从B到到C到到D，机械能逐渐减小机械能逐渐减小，原因是克服空气阻力做原因是克服空气阻力做 功功
42、，使得一部分机械能转化为内能使得一部分机械能转化为内能，导致机械能减少；导致机械能减少； (2)表中表中A点的机械能数据明显偏小点的机械能数据明显偏小，原因是摆锤释放器释放点高于原因是摆锤释放器释放点高于 A点点，A点的机械能按点的机械能按A点的高度计算点的高度计算 第八章 机械能守恒定律 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 (1)分析实验目的：验证滑块和钩码组成的系统机械能守恒分析实验目的：验证滑块和钩码组成的系统机械能守恒 (2)确定实验原理：滑块与气垫导轨的摩擦不计，滑块和钩码组成的确
43、定实验原理：滑块与气垫导轨的摩擦不计，滑块和钩码组成的 系统，只有钩码重力做功，系统机械能守恒系统，只有钩码重力做功，系统机械能守恒 第八章 机械能守恒定律 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 (3)制定数据处理方案：精练制定数据处理方案：精练 3 中由图丙读出遮光条的宽度中由图丙读出遮光条的宽度 d，由图，由图 乙读出遮光条通过光电门乙读出遮光条通过光电门 A、B 的时间的时间 t1、t2，可求出滑块经过光电，可求出滑块经过光电 门门 A、B 的速度的速度 vA d t1， ，vB d t
44、2，测量出滑块 ，测量出滑块(含遮光条含遮光条)和钩码的质量和钩码的质量 M、m 及两光电门间距及两光电门间距 L，则可由，则可由 mgL1 2(m M) d t2 2 1 2(m M) d t1 2 来验证系统机械能是否守恒来验证系统机械能是否守恒 第八章 机械能守恒定律 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 课堂小练 | 素养达成 第八章 机械能守恒定律 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领
45、悟 1在在“用打点计时器验证机械能守恒定律用打点计时器验证机械能守恒定律”的实验中的实验中，下列说法下列说法 正确的是正确的是 ( ) A实验中必须用天平测量重物的质量实验中必须用天平测量重物的质量 B打点计时器的两个限位孔应在同一竖直线上打点计时器的两个限位孔应在同一竖直线上 C使用秒表测出重物下落的时间使用秒表测出重物下落的时间 D打点结束应先检查纸带点迹是否清晰打点结束应先检查纸带点迹是否清晰，再再 关闭电源关闭电源 第八章 机械能守恒定律 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 【答案答
46、案】B 【解析】【解析】验证机械能守恒定律时，重物重力势能的减少量验证机械能守恒定律时，重物重力势能的减少量 Ep mgh，重物动能的增加量，重物动能的增加量 Ek1 2m(v 2 2 v2 1)；验证两者是否相等时，可 ；验证两者是否相等时，可 把质量消去，不需要测量质把质量消去，不需要测量质量，量，A 错误；自由落体运动是在竖直方向上错误；自由落体运动是在竖直方向上 的运动，所以为了减小实验过程中的摩擦，打点计时器的两个限位孔应的运动，所以为了减小实验过程中的摩擦，打点计时器的两个限位孔应 在同一竖直线上，在同一竖直线上，B 正确；打点计时器是一种计时仪器，不需要秒表测正确；打点计时器是一
47、种计时仪器，不需要秒表测 量时间，量时间，C 错误；打点结束后先关闭电源，再检查纸带，错误；打点结束后先关闭电源，再检查纸带，D 错误错误 第八章 机械能守恒定律 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 2(多选多选)如图所示如图所示，用用DIS实验研究机械能守恒定律的实验中实验研究机械能守恒定律的实验中，用用 光电门测定摆锤在某一位置的瞬时速度光电门测定摆锤在某一位置的瞬时速度实验测得实验测得D点的速度偏小点的速度偏小，造造 成这个误差的原因可能是成这个误差的原因可能是 ( ) A摆锤释放的位
48、置高于摆锤释放的位置高于A点点 B摆锤释放的位置在摆锤释放的位置在A、B之间之间 C摆锤在摆锤在A点没有静止释放点没有静止释放 D光电门没有放在光电门没有放在D点点 【答案答案】BD 第八章 机械能守恒定律 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 【解析解析】若实验测得若实验测得D点的机械能明显偏小点的机械能明显偏小，说明重锤低于说明重锤低于A点才点才 开始静止释放的开始静止释放的，或未到或未到D点就开始测速度点就开始测速度，因此不是重力势能偏小因此不是重力势能偏小， 就是动能偏小就是动能偏小，
49、B、D正确正确 第八章 机械能守恒定律 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 3利用如图所示实验装置来验证机械能守恒定律利用如图所示实验装置来验证机械能守恒定律通过电磁铁控通过电磁铁控 制的小铁球从制的小铁球从A点自由下落点自由下落，下落过程中小铁球经过光电门下落过程中小铁球经过光电门B时时，毫秒毫秒 计时器计时器(图中未画出图中未画出)记录下小铁球的挡光时间记录下小铁球的挡光时间t.实验前调整光电门位置实验前调整光电门位置， 使小铁球下落过程中使小铁球下落过程中，小铁球球心垂直细激光束通过光电门小铁球球心垂直细激光束通过光电门，当地重力当地重力 加速度为加速度为g. 第八章 机械能守恒定律 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 课堂
