粤教版（2019）必修二《验证机械能守恒定律》优秀教案设计

粤教版（2019）必修二《验证机械能守恒定律》优秀教案设计

实验目标：1.会用打点计时器打下的纸带计算物体的运动速度和位移。　2.探究自由落体运动物体的机械能守恒。

一、实验原理与方法

让物体自由下落，在忽略阻力情况下，探究物体的机械能守恒，有两种方案探究物体的机械能守恒：

1．以物体下落的起始点O为基准，测出物体下落高度h时的速度大小v，若 eq \f(1,2) mv2＝mgh成立，则可验证物体的机械能守恒。

2．测出物体下落高度h过程的初、末时刻的速度v1、v2，若关系式 eq \f(1,2) mv eq \o\al(2,2) － eq \f(1,2) mv eq \o\al(2,1) ＝mgh成立，则物体的机械能守恒。

二、实验器材

铁架台(带铁夹)、电磁打点计时器、低压交流电源(4～6 V)、重物、毫米刻度尺、纸带(带夹子)、复写纸片、导线。

三、实验步骤

1．安装置：按图将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上，接好电路。

2．打纸带：将纸带的一端用夹子固定在重物上，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方。先接通电源，后松开纸带，让重物带着纸带自由下落。更换纸带重复做3～5次实验。

3．选纸带：选取点迹较为清晰且有两点间的距离约为2 mm的纸带，把纸带上打出的两点间的距离为2 mm的第一个点作为起始点，记作O，在距离O点较远处再依次选出计数点1、2、3…

4．测距离：用刻度尺测出O点到1、2、3…的距离，即为对应下落的高度h1、h2、h3…

四、数据处理

1．计算各点对应的瞬时速度：记下第1个点的位置O，在纸带上从离O点适当距离开始选取几个计数点1、2、3、…、n并测量出各计数点到O点的距离h1、h2、h3、…、hn再根据公式vn＝ eq \f(hn＋1－hn－1,2T) ，计算出1、2、3、4、…、n点的瞬时速度v1、v2、v3、v4、…、vn。

2．机械能守恒验证

方法一：利用起始点和第n点。

从起始点到第n个计数点，重力势能减少量为mghn，动能增加量为 eq \f(1,2) mv eq \o\al(2,n) ，计算ghn和 eq \f(1,2) v eq \o\al(2,n) ，如果在实验误差允许的范围内ghn＝ eq \f(1,2) v eq \o\al(2,n) ，则机械能守恒定律得到验证。