知識點：
（1）機械能守恒定理的驗證實驗。
請注意的是這是一個驗證實驗，不能直接用機械能守恒的推論。實驗存在偏差，主要是空氣阻力、限位孔與紙帶間的磨擦。這個實驗不須要測質量，不須要天平，這是由于實驗要要證明的方程是：
mgh=1/2mv^2
左右兩邊，可以把m約掉。
若果采用圖象法（如h-v^2圖象），圖象是否是直線，其斜率的意義也要認清楚。
（2）動能變化與做功關系實驗探究。
朋友們勿必要注意，這個實驗很不同的教材驗證方式不同，主要有兩種形式：（a）多組橡皮筋做功與貨車動能對比（該實驗的偏差較大）；
（b）類似牛頓第二定理，砝碼托盤拉大車研究做功和動能的變化。同樣，探究實驗須要注意的是，平衡磨擦力+m遠大于M；記不清楚的，請在小學數學網查看牛頓第二定理的文章。
這兩種方法，朋友們都要搞清實驗原理與操作步驟。另外，動能的改變，都是通過打點計時器測定速率來估算的。
視頻教學：
練習：
例1、如圖1所示，兩個質量各為m1和m2的小物塊A和B，分別系在一條越過定滑輪的軟繩兩端，已知m1>m2，現要借助此裝置驗證機械能守恒定理.
（1）若選取物塊A從靜止開始下落的過程進行檢測，則須要檢測的數學量有.
①物塊的質量m1、m2；
②物塊A下落的距離及下落這段距離所用的時間；
③物塊B上升的距離及上升這段距離所用的時間；
④繩子的寬度.
（2）為增強實驗結果的確切程度，某小組朋友對此實驗提出以下建議：
①繩的質量要輕；
②在“輕質繩”的前提下，繩子越長越好；
③盡量保證物塊只沿豎直方向運動，不要搖動；
④兩個物塊的質量之差要盡可能小.
以上建議中確實對提升確切程度有作用的是.
（3）寫出一條里面沒有提及的提升實驗結果確切程度有益的建議：.
解析：（1）依實驗目的，本實驗須要檢測的數學量有：兩物塊質量m1、m2，物塊下落或上升的高度h，對應時刻兩物塊運動速率大小v；因兩物塊均從靜止開始作勻加速直線運動，則有
·t，故有
.所以直接檢測的數學量是：①②或①③.
（2）對提升實驗結果確切程度有作用的建議是：①③.
（3）對實驗結果確切程度有益的其他建議有：對運動同一高度所需時間進行多次檢測取其平均值；選定受力后相對伸長量盡量小的繩；盡量減低繩與滑輪的磨擦；盡量減低滑輪與軸的磨擦；選用質量輕的小滑輪；物塊A和B要選用密度大的金屬等等.
例2、某同事借助如圖2所示的實驗裝置驗證機械能守恒定理.圓弧軌道末端水平，離地面的高度為H.將鋼球從軌道的不同高度h處靜止釋放，鋼球的落點距軌道末端的水平距離為s.
（1）若軌道完全光滑，s2與h的理論關系應滿足s2=（用H、h表示）.
（2）該朋友經實驗檢測得到一組數據，如下表所示：
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
2.62
3.89
5.20
6.53
7.78
請在圖3的座標紙上做出
關系圖.
（3）對比實驗結果與理論估算得到的
關系圖線（圖中已畫出），自同一高度靜止釋放的鋼球，水平拋出的速度（填“小于”或“大于”）理論值.
（4）從
關系圖線中剖析得出鋼球水平拋出的速度差非常明顯，你覺得導致上述誤差的可能緣由是.
解析：（1）設鋼球離開軌道末端的速率為v，若軌道完全光滑，則有
.鋼球離開軌道后做平拋運動，則有
.整理可得：s2=4Hh.
（2）實驗數據做出的
關系圖如圖4所示.
（3）由圖4可知，高度h一定，平拋水平位移s2的實際值大于理論值，故鋼球平拋的速度大于理論值.
（4）鋼球速度出現誤差的可能緣由，一是軌道粗糙存在磨擦；二是鋼球不僅平動還要轉動，存在轉動的動能.故答案為：磨擦，轉動（回答任一合理答案即可）.
例3、由理論剖析可得，彈簧的彈性勢能公式為
（式中k為彈簧的勁度系數，x為彈簧的形變量）.為驗證這一推論，A、B兩位朋友設計了如下的實驗：
①首先她們都進行了圖5甲所示的實驗：將一根輕質彈簧豎直掛起，在彈簧的另一端掛上一個已知質量為m的小鐵塊，穩定后測得彈簧伸長量為d；
②A朋友完成步驟①后，接著進行了如圖5乙所示的實驗：將這根彈簧豎直的固定在水平桌面上，并把小鐵塊置于彈簧上，之后豎直地套上一根帶有門閂孔的長透明塑膠管，借助門閂壓縮彈簧；拔除門閂時，彈簧對小鐵塊做功，使小鐵塊彈起，測得彈簧的壓縮量為x時，小鐵塊上升的最大高度為H.
③B朋友完成步驟①后，接著進行了如圖8丙所示的實驗.將這根彈簧置于一光滑水平桌面上，一端固定在豎直墻壁，另一端被小球壓縮，測得壓縮量為x，釋放彈簧后，小球從高為h的桌面上水平拋出，拋出的水平距離為L.
（1）A、B兩位朋友進行圖5甲所示實驗的目的是為了確定化學量：測量平均速度物理實驗視頻，用m、d、g表示所求的化學量：.
（2）假如
創立，這么A朋友測出的化學量x與d、H的關系式是：x=；B朋友測出的化學量x與d、h、L的關系式是：x=.
解析：（1）目的是檢測彈簧的勁度系數k.當小球處于靜止時測量平均速度物理實驗視頻，有
，可得
（2）A朋友的實驗：將彈簧壓縮x后釋放小球，到小球上升高度H，按照機械能守恒可得
，可解得
B朋友的實驗：將彈簧壓縮x后釋放小球，有
小球離開桌面后，以速率v0做平拋運動，有
和
解以上三式可得
講義：
學案：
【教學內容】
廣州教育出版社出版的普通中學課程標準實驗教科書《物理選修2》第四章《機械能和能源》第五節《驗證機械能守恒定理》教學
【教學剖析】
1．教材剖析
機械能守恒定理是熱學中的一條重要規律，本節要求中學生從實驗偏差、實驗條件和安全問題等方面設計一個驗證機械能守恒定理的實驗方案。對中學生的能力要求較高，老師要結合中學生的實際情況，及時給與指導和幫助，通過適當的鋪墊來增加中學生的學習難度。
2．學情剖析
因為中學生極少獨立設計實驗，因而，老師可以通過舉例說明來引導中學生學會怎樣進行實驗設計的思索，有時甚至可以列舉幾種實驗方案，讓中學生進行剖析和討論，之后決定采用其中一種方案。
【教學目標】
一、知識與技能
1．曉得機械能守恒定理的內容和意義。應向中學生說明定理有兩層意思：一是動能和勢能可以互相轉化；二是總機械能守恒。
2．曉得機械能守恒的條件：只有重力和彈力做功，只發生動能和勢能的互相轉化。
二、過程與技巧
1、通過這個開放型實驗，了解中學生對所學知識的把握和靈活應用程度，了解中學生對實驗儀器的作用和使用的把握情況。
2、根據中學生設計的實驗方案，了解中學生對機械能守恒條件的理解程度，學會如何減少實驗偏差。
3、通過實驗，使中學生學會處理和解決實際問題的通常思路和技巧。
三、情感、態度與價值觀
1、通過這個開放型實驗，培養中學生的創新意識和探求能力。
2、通過匯報與交流，使中學生了解實驗方案的不足，實際操作的不便，使得中學生對實驗方案和實驗步驟進行改進，提升實驗的確切性。
【教學重點、難點】
設計方案驗證機械能守恒定理。
【教學方式】
實驗驗證法、觀察比較法
【教學類型】
實驗課
【教學媒體】
各類多媒體教學軟件
【實驗器材】
鐵架臺(帶鐵夾)、電磁打點計時器、直尺、重物、紙帶、復寫紙片、導線和電源等。
【教學過程】
一、復習提問，引入新課
師：在上面我們學習機械能守恒定理。機械能守恒定理的內容是哪些？表達式是哪些？滿足的條件是哪些？這節課我們要設計驗證機械能守恒定理的實驗方案，并進行實際操作。
板書：第四章機械能和能源
第五節驗證機械能守恒定理
二、進行科學探究
1．提出問題
師：1.本實驗通過物體的哪些運動驗證機械能守恒？2.驗證得到哪些結果就可以說明物體的機械能守恒？3.求重力勢能的降低量須要檢測哪些量，求動能的降低量須要檢測哪些量？須要哪些器材？
生：本節的實驗目的是驗證機械能守恒定理，可通過物體的自由落體運動來驗證機械能守恒定理；若物體降低的重力勢能等于物體降低的動能，就可以說明物體的機械能守恒；實驗中，可以通過檢測物體增長的高度來求出物體降低的重力勢能，通過求出始末的速率來曉得物體降低的動能。
2．設計實驗方案
生：（1）實驗原理：在自由落體運動中，物體的重力勢能和動能相互轉化，但總的機械能保持不變。借助打點計時器記錄物體運動的位置，再依照紙帶記錄的點跡求出物體的速率。物體在下落過程中遭到打點計時器的阻力和空氣阻力，為了使物體在下落過程中遭到的各類阻力可以忽視，必須加強物體的質量，所以實驗用質量較大的重錘。假如重錘從靜止開始下落高度h時，速率減小到v，由機械能守恒應當有mgh＝mv2/2。（2）實驗器材：電磁打點計時器、低壓交流電源、紙帶、復寫紙、重物（附紙帶夾子）、刻度尺、鐵架臺、導線。
3．實驗操作
班主任提醒：注意機械能守恒定理的條件，盡可能降低偏差。
生：實驗步驟：（1）按圖1所示裝置安裝好電磁打點計時器并用導線將打點計時器接在4～6V的交流電源上；（2）將紙帶穿過打點計時器，紙帶上端用夾子與重物相連，手提紙帶使重物靜止在緊靠打點計時器的地方；（3）先接通電源，再握住紙帶，讓重物自由下落，打點計時器就在紙帶上打下一系列的點；（4）更換紙帶，重復上述步驟；（5）在取下的紙帶中選購第一、二兩點寬度接近2mm且點跡清晰的紙帶檢測，記下起點位置Ｏ，再選購五個連續的點，注明A、B、C、D、E，用刻度尺量出各點距Ｏ點的距離h1、h2、h3、h4、h5；（6）用公式vn=(hn+1—hn-1)/2T估算各點的速率；（7）估算各點對應的勢能降低量△Ep和動能降低量△Ek進行比較。
4．記錄數據、數據處理
班主任提醒：注意有效位數。
各計數點
下落高度h/m
速率v/(m·s-1)
——
——
mgh/J
——
——
mv2/2
——
—
5．偏差剖析
班主任提醒：可用列表法、作圖法處理。
（1）安裝打點計時器時，兩紙帶限位孔必須在同一豎直直線上，以減少紙帶與限位孔的磨擦阻力。
（2）實驗時，必須先接通電源，讓打點計時器工作正常后才會抬起紙帶讓重錘下落。
（3）選用密度較大的物體作重錘，以相對減少空氣阻力的影響，實驗中無需測出重錘的質量m，可保留在驗證式中。
（4）檢測下落高度時，都必須從起始點算起，不能弄錯。為了減少檢測h值的相對偏差，選定的各計數點要離起始點遠些，紙帶也不宜過長，約50cm即可。
（5）實驗中應選購第一、二兩點寬度接近2mm的紙帶，而不是使用vt＝gt估算某點的速率，應按照中間時刻的瞬時速率與全程平均速率的關系求解。
（6）實驗中因為空氣阻力及其它阻力的存在，測出的物體動能的降低量應大于重力勢能的降低量。
6．應用
師：例題剖析與補充訓練……
例題：某同事在做“驗證機械能守恒定理”的實驗中，不慎將一條選擇好的紙帶的后面部份損毀，剩下的一段帶上各點間的距離，他測出并標在紙帶上，如圖2所示，已知打點
計時器的周期為0.02s，重力加速度為g=9.8m/s2。試證明在實驗偏差容許的范圍內機械能守恒。
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