5.9實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律（精選2篇）
5.9實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 篇1
學(xué)習(xí)目標(biāo):
1. 學(xué)會(huì)利用自由落體運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。
2. 進(jìn)一步熟練掌握應(yīng)用計(jì)時(shí)器打紙帶研究物體運(yùn)動(dòng)的方法。
學(xué)習(xí)重點(diǎn): 1. 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)原理和步驟。
2. 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)。
學(xué)習(xí)難點(diǎn): 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)。
主要內(nèi)容:
一、實(shí)驗(yàn)原理
物體在自由下落過(guò)程中，重力勢(shì)能減少，動(dòng)能增加。如果忽略空氣阻力，只有重力做功，物體的機(jī)械能守恒，重力勢(shì)能的減少等于動(dòng)能的增加。設(shè)物體的質(zhì)量為m，借助打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下紙帶，由紙帶測(cè)算出至某時(shí)刻下落的高度h及該時(shí)刻的瞬時(shí)速度v；進(jìn)而求得重力勢(shì)能的減少量│△ep│=mgh和動(dòng)能的增加量△ek=1/2mv2；比較│△ep│和△ek，若在誤差允許的范圍內(nèi)相等，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒。
測(cè)定第n點(diǎn)的瞬時(shí)速度vn：依據(jù)“物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，在某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于這段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度”，用公式vn=（hn+1-hn-1）/2t計(jì)算(t為打下相鄰兩點(diǎn)的時(shí)間間隔)。
二、實(shí)驗(yàn)器材
電火花計(jì)時(shí)器(或電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器)，交流電源，紙帶(復(fù)寫紙片)，重物(帶紙帶夾子)，導(dǎo)線，刻度尺，鐵架臺(tái)(帶夾子)。
三、實(shí)驗(yàn)步驟
(1)按圖裝置固定好計(jì)時(shí)器，并用導(dǎo)線將計(jì)時(shí)器接到電壓合適的交流電源上(電火花計(jì)時(shí)器要接到220 v交流電源上，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器要接到4 v～6 v的交流低壓電源上)。
(2)將紙帶的一端用小夾子固定在重物上，使另一端穿過(guò)計(jì)時(shí)器的限位孔，用手豎直提著紙帶，使重物靜止在靠近計(jì)時(shí)器的地方。
(3)接通電源，松開(kāi)紙帶，讓重物自由下落，計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列小點(diǎn)。
(4)換幾條紙帶，重做上面的實(shí)驗(yàn)。
(5)從幾條打上了點(diǎn)的紙帶上挑選第一、二兩點(diǎn)間的距離接近2 mm且點(diǎn)跡清晰的紙帶進(jìn)行測(cè)量。
(6)在挑選出的紙帶上，先記下打第一個(gè)點(diǎn)的位置0(或a)，再任意選取幾個(gè)點(diǎn)1、2、3(或b、c、d)等，用刻度尺量出各點(diǎn)到0的距離h1、h2、h3等，如圖所示。
(7)用公式vn=（hn+1-hn-1）/2t計(jì)算出各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度v1、v2、v3等。
(8)計(jì)算出各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的勢(shì)能減少量mghn和動(dòng)能的增加量1/2mvn2的值，進(jìn)行比較，得出結(jié)論。
四、實(shí)驗(yàn)記錄
五、實(shí)驗(yàn)結(jié)論
在只有重力做功的情況下，物體的重力勢(shì)能和動(dòng)能可以相互轉(zhuǎn)化，但機(jī)械能的總量保持不變。
六、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)
(1)計(jì)時(shí)器要豎直地架穩(wěn)、放正。架穩(wěn)就是要牢固、穩(wěn)定。重物下落時(shí)它不振動(dòng)；放正就是使上下兩個(gè)限位孔在同一豎直平面內(nèi)一條豎直線上與紙帶運(yùn)動(dòng)方向相同，以減小紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)與限位孔的摩擦(可用手提住固定好重物的紙帶上端，上下拉動(dòng)紙帶，尋找一個(gè)手感阻力最小的位置)。
(2)打點(diǎn)前的紙帶必須平直，不要卷曲，否則紙帶在下落時(shí)會(huì)卷到計(jì)時(shí)器的上邊緣上，從而增大了阻力，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差過(guò)大。
(3)接通電源前，提紙帶的手必須拿穩(wěn)紙帶，并使紙帶保持豎直，然后接通電源，待計(jì)時(shí)器正常工作后，再松開(kāi)紙帶讓重物下落，以保證第一個(gè)點(diǎn)跡是一個(gè)清晰的小點(diǎn)。
(4)對(duì)重物的要求：選用密度大、質(zhì)量大些的物體，以減小運(yùn)動(dòng)中阻力的影響(使重力遠(yuǎn)大于阻力)。
(5)紙帶的挑選：應(yīng)挑選第一、二兩點(diǎn)間的距離接近2 mm且點(diǎn)跡清晰的紙帶進(jìn)行測(cè)量。這是因?yàn)椋罕緦?shí)驗(yàn)的前提是在重物做自由落體運(yùn)動(dòng)的情況下，通過(guò)研究重力勢(shì)能的減少量與動(dòng)能的增加量是否相等來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒的，故應(yīng)保證紙帶(重物)是在打第一個(gè)點(diǎn)的瞬間開(kāi)始下落。計(jì)時(shí)器每隔o.02 s打一次點(diǎn)，做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體在最初0.02 s內(nèi)下落的距離h1=1/2gt2=1/2×9.8×0.022m=0.002 m=2 mm，所以若紙帶第一、二兩點(diǎn)間的距離接近2 mm，就意味著重物是在打第一個(gè)點(diǎn)時(shí)的瞬間開(kāi)始下落的，從而滿足本次實(shí)驗(yàn)的前提條件(打第一個(gè)點(diǎn)物體的初速度為零，開(kāi)始做自由落體運(yùn)動(dòng))。
(6)測(cè)量下落高度時(shí)，必須從起點(diǎn)o量起。為了減小測(cè)量^的相對(duì)誤差，選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)要離o點(diǎn)適當(dāng)遠(yuǎn)些(紙帶也不宜過(guò)長(zhǎng)，其有效長(zhǎng)度可在60 cm～80 cm以內(nèi))。
(7)本實(shí)驗(yàn)并不需要知道重力勢(shì)能減少量和動(dòng)能增加量的具體數(shù)值，只要對(duì)mgh與1/2mv2進(jìn)行比較（實(shí)際上只要驗(yàn)證1/2v2=gh即可）以達(dá)到驗(yàn)證機(jī)械能守恒的目的，所以不必測(cè)出重物的質(zhì)量。
七、誤差分析
(1)做好本實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是盡量減小重物下落過(guò)程中的阻力，但阻力不可能完全消除。本實(shí)驗(yàn)中，誤差的主要來(lái)源是紙帶摩擦和空氣阻力。由于重物及紙帶在下落中要不斷地克服阻力做功，因此物體動(dòng)能的增加量必稍小于重力勢(shì)能的減少量，這是系統(tǒng)誤差。減小系統(tǒng)誤差的方法有選用密度大的實(shí)心重物，重物下落前紙帶應(yīng)保持豎直，選用電火花計(jì)時(shí)器等。
(2)由于測(cè)量長(zhǎng)度會(huì)造成誤差，屬偶然誤差，減少辦法一是測(cè)距離都應(yīng)從起點(diǎn)0量起，下落高度h適當(dāng)大些(過(guò)小，h不易測(cè)準(zhǔn)確；過(guò)大，阻力影響造成的誤差大)，二是多測(cè)幾次取平均值。
【例一】 在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50hz，查得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=9.80m/s2。某同學(xué)選擇了一條理想的紙帶，用刻度尺測(cè)量時(shí)計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)刻度尺上的讀數(shù)如圖所示。圖中o點(diǎn)是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的第一個(gè)點(diǎn)，a、b、c、d分別是每打兩個(gè)點(diǎn)取出的計(jì)數(shù)點(diǎn)。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物由o點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)時(shí)：
(1)重力勢(shì)能的減少量為多少?
(2)動(dòng)能的增加量是多少?
(3)根據(jù)計(jì)算的數(shù)據(jù)可得出什么結(jié)論?產(chǎn)生誤差的主要原因是什么?
課后作業(yè)：
1.在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，需要直接測(cè)量和間接測(cè)量的數(shù)據(jù)是重物的 ( )
a.質(zhì)量 b.下落時(shí)間 c.下落高度 d.瞬時(shí)速度
2.選擇紙帶時(shí)，較為理想的是 ( )
a.點(diǎn)跡小而清晰的 b.點(diǎn)跡粗的
c.第一、二點(diǎn)距離接近2mm的 d.紙帶長(zhǎng)度較長(zhǎng)的(40---50cm)
3.在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，有下列器材可供選擇：
鐵架臺(tái)、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、復(fù)寫紙、低壓直流電源、天平、秒表、導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)。其中不必要的器材是__________。缺少的器材是__________。
4.下列實(shí)驗(yàn)步驟中，合理的順序是
a.把重物系在夾子上，紙帶穿過(guò)計(jì)時(shí)器，上端用手提著，下端夾上系重物的夾子，讓夾子靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。
b.把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接入學(xué)生電源交流輸出端，輸出電壓調(diào)在6v。
c.把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上，使兩個(gè)限位孔在同一豎直線上。
d.拆下導(dǎo)線，整理器材。
e.接通電源，釋放紙帶。
f.斷開(kāi)電源，更換紙帶。再進(jìn)行兩次實(shí)驗(yàn)。
g.在三條紙帶中選取最合適的一條，再紙帶上選幾個(gè)點(diǎn)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
5.在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，電源頻率為50hz。當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=9.8m/s2，測(cè)得所用重物質(zhì)量是1.00kg，甲、乙、丙三同學(xué)分別用同一裝置打出三條紙帶，量出各紙帶上第一、二兩點(diǎn)間的距離分別是0.18cm，0.19cm和0.25cm，可以看出其中一個(gè)人在操作上有誤，具體原因是______________________，選用第二條紙帶，量得三個(gè)連續(xù)a、b、c到第一點(diǎn)的距離分別是15.55cm、19.20cm和23.23cm，當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打在b點(diǎn)時(shí)，重物重力勢(shì)能減小量為_(kāi)_________________j，重物的動(dòng)能是_____________________j。
6. 在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源頻率為50hz，當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=9.8m/s2，測(cè)得所用重物質(zhì)量是1.00kg，實(shí)驗(yàn)中得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，把第一個(gè)點(diǎn)計(jì)作o，另選連續(xù)的四個(gè)點(diǎn)a、b、c、d作為測(cè)量的點(diǎn)，經(jīng)測(cè)量知道a、b、c、d各點(diǎn)到o點(diǎn)的距離分別是62.99cm、70.18cm、77.76cm、85.73cm，根據(jù)以上數(shù)據(jù)。可知重物由o點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)，重力勢(shì)能的減少量為_(kāi)______________j，動(dòng)能的增加量等于__________j。（取3位有效數(shù)字）。
7.在利用自由落體運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，對(duì)第一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的要求為_(kāi)______________。用__________方法可以判斷滿足了這個(gè)要求。實(shí)驗(yàn)時(shí)必須知道重錘的動(dòng)能增加量應(yīng)小于重力勢(shì)能減少量，而在實(shí)驗(yàn)計(jì)算中卻可能出現(xiàn)動(dòng)能增加量大于重力勢(shì)能減少量，這是由于______________。
8.在利用自由落體運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，(1)若應(yīng)用公式v=gt計(jì)算即時(shí)速度進(jìn)行驗(yàn)證，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接交流電的頻率為50赫茲，甲、乙兩條實(shí)驗(yàn)紙帶，如圖所示，應(yīng)選__________紙帶好。(2)若通過(guò)測(cè)量紙上某兩點(diǎn)間距離來(lái)計(jì)算即時(shí)速度，進(jìn)行驗(yàn)證，設(shè)已測(cè)得點(diǎn)2到4間距離為s1,點(diǎn)0到3間距離為s2，打點(diǎn)周期為t，為驗(yàn)證重物開(kāi)始下落到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下點(diǎn)3這段時(shí)間內(nèi)機(jī)械能守恒、實(shí)驗(yàn)后，s1、s2和t應(yīng)滿足的關(guān)系為t=____________。
5.9實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 篇2
高中物理課堂教學(xué)教案 年 月 日
課 題 §5.9 實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 課 型 新授課（2課時(shí)）
教 學(xué) 目 標(biāo) 知識(shí)與技能
1.會(huì)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶計(jì)算物體運(yùn)動(dòng)的速度.
2.掌握驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)原理.
過(guò)程與方法
通過(guò)用紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，體驗(yàn)驗(yàn)證過(guò)程和物理學(xué)的研究方法.
情感、態(tài)度與價(jià)值觀
通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，體會(huì)學(xué)習(xí)的快樂(lè)，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣；通過(guò)親身實(shí)踐，樹(shù)立“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”的科學(xué)觀.培養(yǎng)學(xué)生的觀察和實(shí)踐能力，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度.
教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn) 教學(xué)重點(diǎn)
掌握驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)原理.
教學(xué)難點(diǎn)
驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的誤差分析及如何減小實(shí)驗(yàn)誤差的方法.
教 學(xué) 方 法 探究、講授、討論、練習(xí)
教 學(xué) 手 段 教具準(zhǔn)備
重物、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器以及紙帶、復(fù)寫紙片、低壓電源及兩根導(dǎo)線、鐵架臺(tái)和鐵夾、刻度尺、小夾子.
教 學(xué) 活 動(dòng)
[新課導(dǎo)入]
師：上一節(jié)課我們學(xué)習(xí)了機(jī)械能守恒定律，我們首先采復(fù)習(xí)一下什么叫做機(jī)械能守恒定律?
生：在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動(dòng)能與勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化，而總的機(jī)械能保持不變.這叫做機(jī)械能守恒定律.
師：機(jī)械能守恒的條件是什么?
生：只有重力和彈力做功.
師：自由落體運(yùn)動(dòng)中機(jī)械能是不是守恒?
生：自由落體運(yùn)動(dòng)中物體只受到重力的作用，這個(gè)過(guò)程只有重力做功，所以機(jī)械能是守恒的.
師：我們要想推導(dǎo)出機(jī)械能守恒定律在自由落體中的具體表達(dá)式，可以根據(jù)什么來(lái)進(jìn)行推導(dǎo)呢?
生1：可以通過(guò)牛頓運(yùn)動(dòng)定律進(jìn)行推導(dǎo).
生2：可以根據(jù)動(dòng)能定理進(jìn)行推導(dǎo).
(投影展示與一個(gè)自由落體運(yùn)動(dòng)相關(guān)的題目，從題目中知道有關(guān)的物理量，讓學(xué)生分別根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律和動(dòng)能定理推導(dǎo)機(jī)械能守恒定律，再一次熟悉這個(gè)定律，并為本節(jié)課的教學(xué)打下基礎(chǔ))
[新課教學(xué)]
1、推導(dǎo)出機(jī)械能守恒定律在本實(shí)驗(yàn)中的具體表達(dá)式。
在圖1中，質(zhì)量為m的物體從o點(diǎn)自由下落，以地作零重力勢(shì)能面，下落過(guò)程中任意兩點(diǎn)a和b的機(jī)械能分別為：
ea= ， eb=
如果忽略空氣阻力，物體下落過(guò)程中的機(jī)械能守恒，于是有
ea=eb，即 =
上式亦可寫成
該式左邊表示物體由a到b過(guò)程中動(dòng)能的增加，右邊表示物體由a到b過(guò)程中重力勢(shì)能的減少。等式說(shuō)明，物體重力勢(shì)能的減少等于動(dòng)能的增加。為了方便，可以直接從開(kāi)始下落的o點(diǎn)至任意一點(diǎn)（如圖1中a點(diǎn)）來(lái)進(jìn)行研究，這時(shí)應(yīng)有： ----本實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證的表達(dá)式，式中h是物體從o點(diǎn)下落至a點(diǎn)的高度，va是物體在a點(diǎn)的瞬時(shí)速度。
師：在做實(shí)驗(yàn)之前，我們首先要明確這樣幾個(gè)問(wèn)題，首先這個(gè)實(shí)驗(yàn)需要什么器材?
生：最容易想到的器材是重物、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器以及紙帶.復(fù)寫紙片.低壓電源及兩根導(dǎo)線，鐵架臺(tái)和鐵夾，刻度尺，小夾子.
師：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的作用是什么?
生：記錄在紙帶上打的點(diǎn)，用這些點(diǎn)來(lái)求出物體在經(jīng)過(guò)某一點(diǎn)的速度.
師：低壓交流電源是不是必需的?
生：低壓交流電源并不是必需的，如果采用的是電火花計(jì)時(shí)器時(shí)，它所需要的電壓是交流220v，所以不需要低壓電源.
師：重物選取的原則是什么?為什么?
生：密度比較大，質(zhì)量相對(duì)比較大，可以減小因?yàn)榭諝庾枇?lái)的誤差.
師：實(shí)驗(yàn)中還有哪些應(yīng)該注意的地方?
生：計(jì)時(shí)器要穩(wěn)定在鐵架臺(tái)上，計(jì)時(shí)器平面與紙帶限位孔調(diào)整在豎直方向，鐵架臺(tái)放在桌邊，計(jì)時(shí)器距地面的距離大約是1 m.
師：這樣做的目的是什么?
生：計(jì)時(shí)器平面與紙帶限位孔在豎直方向上的目的是減小摩擦以減小實(shí)驗(yàn)誤差的產(chǎn)生，鐵架臺(tái)放在桌邊有利于重物下落到地面上，計(jì)時(shí)器距地面的距離較大的目的是能夠有充足的時(shí)間使重物下落，以便在紙帶上能夠打出較多的點(diǎn)，有利于進(jìn)行計(jì)算.
師：實(shí)驗(yàn)中的誤差主要來(lái)源于哪里?
生：重物和紙帶下落過(guò)程中要克服阻力，主要是紙帶和計(jì)時(shí)器之間的摩擦力，計(jì)時(shí)器平面不在豎直方向上；紙帶與計(jì)時(shí)器不平行：交流電的頻率不等于50 hz測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)的誤差等等.
師：過(guò)程開(kāi)始和終結(jié)位置是怎樣選擇的?
生：實(shí)驗(yàn)用的紙帶一般小于1 m，從起始點(diǎn)開(kāi)始大約能打出20個(gè)左右的計(jì)數(shù)點(diǎn)，終結(jié)位置的點(diǎn)可以選擇倒數(shù)第一個(gè)點(diǎn)或者倒數(shù)第二個(gè)點(diǎn)，從這一個(gè)點(diǎn)向前數(shù)4—6個(gè)點(diǎn)當(dāng)開(kāi)始的點(diǎn).
師：這樣選取的目的是什么?
生：這樣選取的目的是可以減小這兩個(gè)點(diǎn)瞬時(shí)速度和兩點(diǎn)之間的距離(高度h)測(cè)量的誤差.
師：在數(shù)據(jù)處理時(shí)，是不是必須從打的第一個(gè)點(diǎn)開(kāi)始呢?
生：課文中有這樣的句子“紙帶上某兩點(diǎn)的距離等于重物下落的高度，這樣就能得到重物下落過(guò)程中勢(shì)能的變化”.在第四節(jié)我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了重力勢(shì)能的相對(duì)性，處理紙帶時(shí)選擇適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)為參考點(diǎn)，勢(shì)能的大小不必從起始點(diǎn)開(kāi)始計(jì)算.
師：在實(shí)驗(yàn)中是不是要先進(jìn)行測(cè)量重物的質(zhì)量呢?
生：不需要測(cè)量重物的質(zhì)量，因?yàn)檫@個(gè)物理量在式子兩邊可以約掉.
師：實(shí)驗(yàn)中重物經(jīng)過(guò)某一點(diǎn)的速度是怎樣得到的呢?
(投影展示學(xué)生的推導(dǎo)過(guò)程，這個(gè)結(jié)論非常重要，一定要讓學(xué)生能夠自己推導(dǎo))
2、如何求出a點(diǎn)的瞬時(shí)速度va？
根據(jù)做勻加速運(yùn)動(dòng)的物體在某一段時(shí)間t內(nèi)的平均速度等于該時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度可求出a點(diǎn)的瞬時(shí)速度va。
圖2是豎直紙帶由下而上實(shí)際打點(diǎn)后的情況。從o點(diǎn)開(kāi)始依次取點(diǎn)1，2，3，……圖中s1，s2，s3，……分別為0～2點(diǎn)，1～3點(diǎn)，2～4點(diǎn)…… 各段間的距離。
根據(jù)公式 ，t=2×0.02 s（紙帶上任意兩個(gè)相鄰的點(diǎn)間所表示的時(shí)間都是0.02s），可求出各段的平均速度。這些平均速度就等于是1，2，3，……各點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度v1，v2，v3，…….例如：
量出0～2點(diǎn)間距離s1，則在這段時(shí)間里的平均速度 ，這就是點(diǎn)1處的瞬時(shí)速度v1。依次類推可求出點(diǎn)2，3，……處的瞬時(shí)速度v2，v3，……。
3、如何確定重物下落的高度？
圖2中h1，h2，h3，……分別為紙帶從o點(diǎn)下落的高度。
根據(jù)以上數(shù)值可以計(jì)算出任意點(diǎn)的重力勢(shì)能和動(dòng)能，從而驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。
學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生看書明確實(shí)驗(yàn)的各項(xiàng)任務(wù)及實(shí)驗(yàn)儀器。復(fù)習(xí)《用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度》的實(shí)驗(yàn)，掌握用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量勻變速直線運(yùn)動(dòng)速度的方法。
4、描繪圖像
師：可以結(jié)合v-t圖象了解瞬時(shí)速度和時(shí)間中點(diǎn)的平均速度相等的物理意義.
師：在處理紙帶時(shí)，是不是要像我們以前做的那樣，每隔五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，也就是說(shuō)每0.1 s為一個(gè)時(shí)間間隔呢?
生：如果時(shí)間間隔是0.1s，由于自由落體加速度較大，很容易出現(xiàn)紙帶上點(diǎn)數(shù)不夠用的情況，所以時(shí)間間隔不能太長(zhǎng).
師：下面我們準(zhǔn)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前還應(yīng)該做幾件事情!首先是確定實(shí)驗(yàn)的步驟，大家分組討論一下，然后得出一個(gè)比較合理的實(shí)驗(yàn)步驟.
(學(xué)生討論實(shí)驗(yàn)的步驟，教師巡回指導(dǎo)，幫助能力較差的學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)步驟)(參考實(shí)驗(yàn)步驟)
1.把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝在鐵架臺(tái)上，用導(dǎo)線將學(xué)生電源和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接好.
2.把紙帶的一端用夾子固定在重錘上，另一端穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，用手豎直提起紙帶，使重錘停靠在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近.
3.接通電源，待計(jì)時(shí)器打點(diǎn)穩(wěn)定后再松開(kāi)紙帶，讓重錘自由下落，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)該在紙帶上打出一系列的點(diǎn).
4.重復(fù)上一步的過(guò)程，打三到五條紙帶.
5.選擇一條點(diǎn)跡清晰且第l、2點(diǎn)間距離接近2 mm的紙帶，在起始點(diǎn)標(biāo)上0，以后各點(diǎn)依次為1、2、3……用刻度尺測(cè)量對(duì)應(yīng)下落的高度h1\h2\h3，……記人表格中.
6.用公式vn=hn+1+hn-1/2t，計(jì)算出各點(diǎn)的瞬時(shí)速度v1\v2\v3……并記錄在表格中.
各計(jì)數(shù)點(diǎn)
l
2
3
4
5
6
下落高度
速度
勢(shì)能
動(dòng)能
結(jié)論
7.計(jì)算各點(diǎn)的重力勢(shì)能的減少量mgh。和動(dòng)能的增加量1/2mvn2，并進(jìn)行比較.看是否相等，將數(shù)值填人表格內(nèi).
師：在其中的幾步中，提到了要把數(shù)據(jù)填人表格，那么我們應(yīng)該設(shè)計(jì)一個(gè)什么樣的表格來(lái)適應(yīng)于實(shí)驗(yàn)?zāi)?
(學(xué)生思考表格的設(shè)計(jì)方法，獨(dú)立完成表格的設(shè)計(jì))(參考表格)
教師活動(dòng)：在學(xué)生開(kāi)始做實(shí)驗(yàn)之前，老師應(yīng)強(qiáng)調(diào)如下幾個(gè)問(wèn)題：
1、該實(shí)驗(yàn)中選取被打點(diǎn)紙帶應(yīng)注意兩點(diǎn)：一是第一點(diǎn)o為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，o點(diǎn)的速度應(yīng)為零。怎樣判別呢？
2、是否需要測(cè)量重物的質(zhì)量？
3、在架設(shè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng)注意什么？為什么？
4、實(shí)驗(yàn)時(shí)，接通電源和釋放紙帶的順序怎樣？為什么？
5、測(cè)量下落高度時(shí)，某同學(xué)認(rèn)為都必須從起始點(diǎn)算起，不能弄錯(cuò)。他的看法正確嗎？為了減小測(cè)量 h值的相對(duì)誤差，選取的各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)要離起始點(diǎn)適當(dāng)遠(yuǎn)些好，還是近些好？
學(xué)生活動(dòng)：思考老師的問(wèn)題，討論、交流。選出代表發(fā)表見(jiàn)解。
1、因?yàn)榇螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02 s打點(diǎn)一次，在最初的0.02 s內(nèi)物體下落距離應(yīng)為0.002 m，所以應(yīng)從幾條紙帶中選擇第一、二兩點(diǎn)間距離接近兩年2 mm 的紙帶進(jìn)行測(cè)量；二是在紙帶上所選的點(diǎn)就是連續(xù)相鄰的點(diǎn)，每相鄰兩點(diǎn)時(shí)間間隔 t =0.02 s.
2、因?yàn)椴恍枰牢矬w在某點(diǎn)動(dòng)能和勢(shì)能的具體數(shù)值，所以不必測(cè)量物體的質(zhì)量 m，而只需驗(yàn)證 就行了。
3、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器要豎直架穩(wěn)，使其兩限位孔在同一豎直平面內(nèi)，以盡量減少重物帶著紙帶下落時(shí)所受到的阻力作用。
4、必須先接通電源，讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作后才能松開(kāi)紙帶讓重物下落。
5、這個(gè)同學(xué)的看法是正確的。為了減小測(cè)量 h值的相對(duì)誤差，選取的各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)要離起始點(diǎn)適當(dāng)遠(yuǎn)些好。
課余作業(yè)
1、完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。
2、完成如下思考題：
（1）為進(jìn)行“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)，有下列器材可供選用：鐵架臺(tái)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，復(fù)寫紙，紙帶，秒表，低壓直流電源，導(dǎo)線，電鍵，天平。其中不必要的器材有：
；缺少的器材是 。
（2）在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí)，如果以v2/2為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出的圖線應(yīng)是 ，才能驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，其斜率等于 的數(shù)值。
（3）在做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出紙帶如圖3所示，其中a點(diǎn)為打下的第一個(gè)點(diǎn)，0、1、2……為連續(xù)的計(jì)數(shù)點(diǎn)。現(xiàn)測(cè)得兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離分別為s1、s2、s3、s4、s5、s6，已知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的打點(diǎn)時(shí)間間隔均為t。根據(jù)紙帶測(cè)量出的距離及打點(diǎn)的時(shí)間間隔，可以求出此實(shí)驗(yàn)過(guò)程中重錘下落運(yùn)動(dòng)的加速度大小表達(dá)式為_(kāi)___ _____。在打第5號(hào)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)，紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度大小的表達(dá)式為_(kāi)__ _____。要驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，為減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)選擇打下第_________號(hào)和第__________號(hào)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的過(guò)程為研究對(duì)象。 學(xué) 生 活 動(dòng)
作 業(yè)
（4）某次“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，用6v、50hz的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的一條無(wú)漏點(diǎn)的紙帶，如圖4所示，o點(diǎn)為重錘下落的起點(diǎn)，選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)為a、b、c、d，各計(jì)數(shù)點(diǎn)到o點(diǎn)的長(zhǎng)度已在圖上標(biāo)出，單位為毫米，重力加速度取9.8m/s2，若重錘質(zhì)量為1kg。
①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出b點(diǎn)時(shí)，重錘下落的速度vb= m/s，重錘的動(dòng)能ekb=
j。
②從開(kāi)始下落算起，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打b點(diǎn)時(shí)，重錘的重力勢(shì)能減小量為 j。
③根據(jù)紙帶提供的數(shù)據(jù)，在誤差允許的范圍內(nèi)，重錘從靜止開(kāi)始到打出b點(diǎn)的過(guò)程中，得到的結(jié)論是 。
［參考答案：（1）不必要的器材有：秒表、低壓直流電源、天平。缺少的器材是低壓交流電源、重錘、刻度尺。（2）通過(guò)原點(diǎn)的直線、g. （3）（s6+ s5+ s4- s3- s2 –s1）/9t 2，
（s5+ s6）/2t，1、5. （4）①1.175，0.69，0.69 ②0.69， ③機(jī)械能守恒。］
板 書 設(shè) 計(jì) 5.9 實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律
一、實(shí)驗(yàn)方法 驗(yàn)證用自由落體運(yùn)動(dòng)中機(jī)械能守恒
二、要注意的問(wèn)題 實(shí)驗(yàn)的誤差來(lái)源
三、速度的測(cè)量 做勻變速運(yùn)動(dòng)的紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度，等于相鄰兩點(diǎn)間的平均速度.
教
學(xué)
后
記教學(xué)體會(huì)思維方法是解決問(wèn)題的靈魂，是物理教學(xué)的根本；親自實(shí)踐參與知識(shí)的發(fā)現(xiàn)過(guò)程是培養(yǎng)學(xué)生能力的關(guān)鍵，離開(kāi)了思維方法和實(shí)踐活動(dòng)，物理教學(xué)就成了無(wú)源之水、無(wú)本之木。學(xué)生素質(zhì)的培養(yǎng)就成了鏡中花，水中月。