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实验：验证机械能守恒定律
情境导入
物理也是一门实验学科，中学里学习过的很多规律和定律都可以使用实验来探究，比如：研究自由落体的性质，伽利略使用了斜面实验，为了探究力、质量、加速度三者之间关系使用了木板小车装置。
你知道有哪些装置可以验证机械能守恒吗？
知识海洋
方案一：自由落体的物体机械能守恒
重物系在纸带的一端，从静止释放纸带，便可以通过纸带来验证是否机械能守恒。
想一想：这个实验需要测量哪些物理量呢？
这些物理量如何测量呢？
Δx
知识海洋
想一想：实验结果会出现减少的重力势能和增加的动能准确相等吗？谁会大一些？为什么？
因为存在空气阻力以及纸带和打点计时器存在阻力，所以重力势能减少量应大于动能的增加量。
系统误差减少：选择质量大、体积小的重物进行实验。
想一想：进行数据处理还有哪些方式呢？
方法三：图像法
k=g
方案一：自由落体的物体机械能守恒
应用探究
例.利用如图所示装置做“验证机械能守恒定律”实验。
(1)除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的器材是()
A.交流电源B.刻度尺C.天平(含砝码)
(2)实验中，先接通电源，再释放重物，得到一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，图中数据均为已知。
已知当地重力加速度为g，打点计时器打点周期为T。设重物的质量为m，从O点到打B点的过程中，重力势能变化了多少？动能变化了多少？
AB
解析：O到B重力势能减少了mghB
动能增加了
知识海洋
方案二：沿光滑斜面下滑的物体机械能守恒
为了使系统误差更小，采用气垫导轨来减小摩擦。使用光电门来测量瞬时速度。
知识海洋
方案三：系统机械能守恒
砝码通过绕过定滑轮的细线牵连静止放在气垫导轨上的滑块，从静止释放。
想一想：你能否写出验证机械能守恒的表达式？
假设砝码和托盘总质量为m，滑块和挡光条总质量为M
应用探究
例.利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置示意图如图所示。
(1)实验步骤：
①将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1m，将导轨调至水平；
②用游标卡尺测量挡光条的宽度l＝9.30mm；
③由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离s＝______cm；
④将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2；
⑤从数字计时器(图中未画出)上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间Δt1和Δt2；
⑥用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝码的总质量m。
60.00
应用探究
(2)用表示直接测量量的字母写出下列所示物理量的表达式：
①滑块通过光电门1和光电门2时瞬时速度分别为v1＝________和v2＝________。
②当滑块通过光电门1和光电门2时，系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能分别为Ek1＝______________________和Ek2＝_____________________。
③在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少ΔEp＝________(重力加速度为g)。
(3)如果ΔEp＝__________，则可认为验证了机械能守恒定律。
应用探究
知识海洋
注意事项：
误差分析：
课堂小结
单体机械能守恒验证实验：
频闪照片
系统机械守恒验证实验：
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