[学案+答案]人教版 必修二第七章第九节 验证机械能守恒定律
文档属性
| 名称 | [学案+答案]人教版 必修二第七章第九节 验证机械能守恒定律 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 24.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2015-11-10 08:22:31 | ||
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文档简介
7．9 验证机械能守恒定律
【学习目标】
1. 会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度
2. 掌握验证机械能守恒定律的实验原理
重点：掌握验证机械能守恒定律的实验原理
难点：验证机械能守恒定律的误差分析及如何减小实验误差的方法
【课前预习】
1.物体做自由落体运动时，只受 力作用，其机械能守恒，若物体自由下落H高度时速度为V，应有MgH= ，故只要gH=V2成立，即可验证自由落体运动中物体的机械能守恒。
2.在打出的各纸带中挑选出一条点迹 ，且第1、2两打点间距离接近
的纸带。
3.测定第N个点的瞬时速度的方法是：测出 ( http: / / www.21cnjy.com )与N点相邻的前、后两段相等时间T内下落的距离分别为SN和SN+1，，有公式VN= 算出。
4.在验证机械能守恒定律时，如果以V2为纵轴，以H为横轴，根据实验数据绘出的图线应是 ，才能验证机械能守恒定律，其斜率等于 的数值。
【堂中互动】
[问题探究1]本次实验需要注意的事项：
例题1. 为进行“验证机械能守恒定律”的实 ( http: / / www.21cnjy.com )验，有下列器材可供选用：铁架台，打点计时器，复写纸，纸带，秒表，低压直流电源，导线，电键，天平。其中不必要的器材有：
；缺少的器材是 。
解析：不必要的器材有：秒表、低压直流电源、天平。缺少的器材是低压交流电源、重锤、刻度尺。
拓展1：1.该实验中选取被打点纸带应注意：第一点O为开始运动的计时起点，O点的速度应为零。怎样判别呢？
答：因为打点计时器每隔0.02 s打点一次 ( http: / / www.21cnjy.com )，在最初的0.02 s内物体下落距离应为0.002 m，所以应从几条纸带中选择第一、二两点间距离接近2 mm 的纸带进行测量；
2.是否需要测量重物的质量？
答：因为不需要知道物体在某点动能和势能的具体数值，所以不必测量物体的质量 m，而只需验证就行了。
3.在架设打点计时器时应注意什么？为什么？
答：打点计时器要竖直架稳，使其两限位孔在同一竖直平面内，以尽量减少重物带着纸带下落时所受到的阻力作用。
4.实验时，接通电源和释放纸带的顺序怎样？为什么？
答：必须先接通电源，让打点计时器正常工作后才能松开纸带让重物下落。
5.测量下落高度时，某同学 ( http: / / www.21cnjy.com )认为都必须从起始点算起，他的看法正确吗？为了减小测量 h值的相对误差，选取的各个计数点要离起始点适当远些好，还是近些好？
答：这个同学的看法是正确的。为了减小测量 h值的相对误差，选取的各个计数点要离起始点适当远些好。
拓展2．在“验证机械能守恒定律”的实验中
(1)实验的研究对象是带纸带夹的重锤，供选择的重锤有以下四个应选择( )
A．质量为100g的钩码
B．质量为10g的砝码
C．质量为200g的木球
D．质量为10g的塑料球
(2)给打点计时器提供的电源如下，应选择( )
A．4节干电池
B．3节蓄电池
C．学生电源4V～6V，交流输出
D．学生电源4V～6V，直流输出
答案：(1) (2)A (3)C
[问题探究2]数据处理和分析
例题2．在利用打点计时器验证自由下落物 ( http: / / www.21cnjy.com )体机械能守恒的实验中，设物体在打O点时释放，打点计时器打A点时物体速度为v，如图所示，一同学在实验报告中填写如下：
v＝2.36m/s.h＝28.76 ( http: / / www.21cnjy.com )cm，＝2.785m2/s2，gh＝2.718m2/s2.由以上数据说明在误差范围内相等，故机械能守恒．
老师批阅：“数据非实验所得！”
老师作此批阅的理由是什么？
答案：在本实验中，由于空气阻力和摩 ( http: / / www.21cnjy.com )擦力不可避免，所以重力势能的减少量大于动能的增加量，或者说物体下落的实际加速度a＜g.所以实验所测数据的实际结果应是v2＜gh.而不是这位同学的v2＞gh.
拓展：某次“验证机械能守恒定律”的实验中，打 ( http: / / www.21cnjy.com )点计时器打出的一条无漏点的纸带，如图所示，O点为重锤下落的起点，选取的计数点为A、B、C、D，各计数点到O点的长度已在图上标出，单位为毫米，重力加速度取9.8m/s2，电源的频率50Hz，若重锤质量为1kg。
①打点计时器打出B点时，重锤下落的速度vB= m/s，重锤的动能EkB= J。
②从开始下落算起，打点计时器打B点时，重锤的重力势能减小量为 J。
③根据纸带提供的数据，在误 ( http: / / www.21cnjy.com )差允许的范围内，重锤从静止开始到打出B点的过程中，得到的结论是 。
解析：m/s EkB==0.69J
答案：①1.175，0.69，0.69 ②0.69， ③机械能守恒。
【课堂练习】
1.在《验证机械能守恒定律》的实验中，需直接测量的物理量是[ ]
A．重物的质量
B．重力加速度
C．重物下落的高度
D．与下落高度对应的重物的瞬时速度
2.在验证机械能守恒定律的实验中要用到的器材和测量仪器有________．
A．电磁式打点计时器 B．低压交流电源 C．秒表 D．重锤 E．铁架台和复夹 F．纸带 G．刻度尺 H．天平
3． 某学生在验证机械能 ( http: / / www.21cnjy.com )守恒定律的实验中有如下操作步骤，试按合理的顺序步骤序号填在下面的线上：__________________________________．
A．断开电源，取下纸带，选出前两个点间距离接近2mm的纸带；
B．把纸带固定在重锤上；
C．将纸带穿过打点计时器，并把纸带上提使重锤停在靠近打点计时器的地方；
D．把打点计时器固定在放于桌边的铁架台上，并与低压交流电源相连接；
E．接通电源，再释放纸带；
F．求出重锤重力势能的减少量△EP和动能的增加量△EK，比较△EP和△EK得出实验结论；
G．用刻度尺量出所选取的计数点到打下的第一个点0之间的距离．
答案：【课前预习】
1.重力； 2.清晰；2mm 3. 4.过原点的直线；重力加速度g
【学习目标】
1. 会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度
2. 掌握验证机械能守恒定律的实验原理
重点：掌握验证机械能守恒定律的实验原理
难点：验证机械能守恒定律的误差分析及如何减小实验误差的方法
【课前预习】
1.物体做自由落体运动时，只受 力作用，其机械能守恒，若物体自由下落H高度时速度为V，应有MgH= ，故只要gH=V2成立，即可验证自由落体运动中物体的机械能守恒。
2.在打出的各纸带中挑选出一条点迹 ，且第1、2两打点间距离接近
的纸带。
3.测定第N个点的瞬时速度的方法是：测出 ( http: / / www.21cnjy.com )与N点相邻的前、后两段相等时间T内下落的距离分别为SN和SN+1，，有公式VN= 算出。
4.在验证机械能守恒定律时，如果以V2为纵轴，以H为横轴，根据实验数据绘出的图线应是 ，才能验证机械能守恒定律，其斜率等于 的数值。
【堂中互动】
[问题探究1]本次实验需要注意的事项：
例题1. 为进行“验证机械能守恒定律”的实 ( http: / / www.21cnjy.com )验，有下列器材可供选用：铁架台，打点计时器，复写纸，纸带，秒表，低压直流电源，导线，电键，天平。其中不必要的器材有：
；缺少的器材是 。
解析：不必要的器材有：秒表、低压直流电源、天平。缺少的器材是低压交流电源、重锤、刻度尺。
拓展1：1.该实验中选取被打点纸带应注意：第一点O为开始运动的计时起点，O点的速度应为零。怎样判别呢？
答：因为打点计时器每隔0.02 s打点一次 ( http: / / www.21cnjy.com )，在最初的0.02 s内物体下落距离应为0.002 m，所以应从几条纸带中选择第一、二两点间距离接近2 mm 的纸带进行测量；
2.是否需要测量重物的质量？
答：因为不需要知道物体在某点动能和势能的具体数值，所以不必测量物体的质量 m，而只需验证就行了。
3.在架设打点计时器时应注意什么？为什么？
答：打点计时器要竖直架稳，使其两限位孔在同一竖直平面内，以尽量减少重物带着纸带下落时所受到的阻力作用。
4.实验时，接通电源和释放纸带的顺序怎样？为什么？
答：必须先接通电源，让打点计时器正常工作后才能松开纸带让重物下落。
5.测量下落高度时，某同学 ( http: / / www.21cnjy.com )认为都必须从起始点算起，他的看法正确吗？为了减小测量 h值的相对误差，选取的各个计数点要离起始点适当远些好，还是近些好？
答：这个同学的看法是正确的。为了减小测量 h值的相对误差，选取的各个计数点要离起始点适当远些好。
拓展2．在“验证机械能守恒定律”的实验中
(1)实验的研究对象是带纸带夹的重锤，供选择的重锤有以下四个应选择( )
A．质量为100g的钩码
B．质量为10g的砝码
C．质量为200g的木球
D．质量为10g的塑料球
(2)给打点计时器提供的电源如下，应选择( )
A．4节干电池
B．3节蓄电池
C．学生电源4V～6V，交流输出
D．学生电源4V～6V，直流输出
答案：(1) (2)A (3)C
[问题探究2]数据处理和分析
例题2．在利用打点计时器验证自由下落物 ( http: / / www.21cnjy.com )体机械能守恒的实验中，设物体在打O点时释放，打点计时器打A点时物体速度为v，如图所示，一同学在实验报告中填写如下：
v＝2.36m/s.h＝28.76 ( http: / / www.21cnjy.com )cm，＝2.785m2/s2，gh＝2.718m2/s2.由以上数据说明在误差范围内相等，故机械能守恒．
老师批阅：“数据非实验所得！”
老师作此批阅的理由是什么？
答案：在本实验中，由于空气阻力和摩 ( http: / / www.21cnjy.com )擦力不可避免，所以重力势能的减少量大于动能的增加量，或者说物体下落的实际加速度a＜g.所以实验所测数据的实际结果应是v2＜gh.而不是这位同学的v2＞gh.
拓展：某次“验证机械能守恒定律”的实验中，打 ( http: / / www.21cnjy.com )点计时器打出的一条无漏点的纸带，如图所示，O点为重锤下落的起点，选取的计数点为A、B、C、D，各计数点到O点的长度已在图上标出，单位为毫米，重力加速度取9.8m/s2，电源的频率50Hz，若重锤质量为1kg。
①打点计时器打出B点时，重锤下落的速度vB= m/s，重锤的动能EkB= J。
②从开始下落算起，打点计时器打B点时，重锤的重力势能减小量为 J。
③根据纸带提供的数据，在误 ( http: / / www.21cnjy.com )差允许的范围内，重锤从静止开始到打出B点的过程中，得到的结论是 。
解析：m/s EkB==0.69J
答案：①1.175，0.69，0.69 ②0.69， ③机械能守恒。
【课堂练习】
1.在《验证机械能守恒定律》的实验中，需直接测量的物理量是[ ]
A．重物的质量
B．重力加速度
C．重物下落的高度
D．与下落高度对应的重物的瞬时速度
2.在验证机械能守恒定律的实验中要用到的器材和测量仪器有________．
A．电磁式打点计时器 B．低压交流电源 C．秒表 D．重锤 E．铁架台和复夹 F．纸带 G．刻度尺 H．天平
3． 某学生在验证机械能 ( http: / / www.21cnjy.com )守恒定律的实验中有如下操作步骤，试按合理的顺序步骤序号填在下面的线上：__________________________________．
A．断开电源，取下纸带，选出前两个点间距离接近2mm的纸带；
B．把纸带固定在重锤上；
C．将纸带穿过打点计时器，并把纸带上提使重锤停在靠近打点计时器的地方；
D．把打点计时器固定在放于桌边的铁架台上，并与低压交流电源相连接；
E．接通电源，再释放纸带；
F．求出重锤重力势能的减少量△EP和动能的增加量△EK，比较△EP和△EK得出实验结论；
G．用刻度尺量出所选取的计数点到打下的第一个点0之间的距离．
答案：【课前预习】
1.重力； 2.清晰；2mm 3. 4.过原点的直线；重力加速度g