第九节 实验：验证机械能守恒定律
1．掌握用落体法验证机械能守恒定律的实验原理。
2．理解实验设计思路，明确实验中需要直接测量的物理量。
3．熟悉实验操作，能正确测量数据，会求瞬时速度。
4．掌握实验数据的处理方法，能定性分析误差产生的原因。
1.实验原理
做自由落体运动的物体，如果忽略微小阻力作用，机械能是守恒的，即重力势能的减少量等于动能的增加量。
2．实验器材
铁架台(带铁夹)、打点计时器、交流电源、重物(带纸带夹)、纸带、复写纸片、导线、毫米刻度尺。
3．实验步骤
(1)安装置：按如图实验装置图把打点计时器安装在铁架台上，用导线把打点计时器与电源连接好。
(2)打纸带：在纸带的一端用夹子把重物固定好，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手竖直提起纸带使重物停靠在打点计时器附近。先接通电源后放手，让重物拉着纸带自由下落。重复几次，得到3～5条打好点的纸带。
(3)选纸带：从打好点的纸带中挑选点迹清晰且开始的两点间距接近2 mm的一条纸带，在起始点标上O，以后任取间隔相同时间的点依次标上1、2、3……。
(4)测距离：用刻度尺测出O到1、2、3……的距离，即为对应下落的高度h1、h2、h3……。
课堂任务 探究过程·获取数据
仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。
活动1：如图甲所示，本实验的研究对象是谁？研究它的什么规律？
提示：本实验的研究对象是重物，研究它在下落的过程中机械能是否守恒。
活动2：怎样测出重物下落的高度？
提示：从纸带上测出。纸带随重物一起下落，纸带上任何两个点之间的距离就代表这两个时刻间重物下落的高度。比如图乙中的h1、h2、h3。
活动3：怎样求出重物在某个时刻的速度？
提示：纸带随重物一起匀加速下落，任意时刻重物与纸带的速度相等。纸带做匀加速运动，一段时间中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度。例如：如图所示，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，使相邻两计数点间的点数相同，并用刻度尺测量出各计数点到O点的距离h1、h2、h3、……hn，打第n个计数点时的瞬时速度等于这点前后相邻两计数点间的平均速度，即根据公式vn＝或vn＝(T为相邻计数点间的时间间隔)，计算出1、2、3、4、……n点的瞬时速度v1、v2、v3、v4、……vn。
