一. 教学内容：
第九节 实验：验证机械能守恒定律
二. 知识要点：
1. 会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度。掌握验证机械能守恒定律的实验原理。通过用纸带与打点计时器来验证机械能守恒定律，体验验证过程和物理学的研究方法。培养学生的观察和实践能力，培养学生实事求是的科学态度。 废酸回收2. 理解能量守恒定律，知道能源和能量耗散。通过对生活中能量转化的实例分析，理解能量守恒定律的确切含义。
三. 重难点解析：
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1. 实验：验证机械能守恒定律
实验目的：验证机械能守恒定律。
实验原理：
通过实验，分别求做自由落体运动物体的重力势能的减少量和相应过程动能的增加量。若二者相等，说明机械能守恒，从而验证机械能守恒定律：△EP=△EK
实验器材
打点计时器及电源、纸带、复写纸、重物、刻度尺、带有铁夹的铁架台、导线。
实验步骤：
（1）如图所示装置，将纸带固定在重物上，让纸带穿过打点计时器。
（2）用手握着纸带，让重物静止地靠近打点计时器的地方，然后接通电源，松开纸带，让重物自由落下，纸带上打下一系列小点。
（3）从打出的几条纸带中挑选第一、二点间的距离接近2mm且点迹清晰的纸带进行测量，记下第一个点的位置O，并在纸带上从任意点开始依次选取几个计数点1、2、3、4…，并量出各点到O点的距离h1、h2、h3…，计算相应的重力势能减少量，mgh。如图所示。
（4）依步骤（3）所测的各计数点到O点的距离hl、h2、h3…，根据公式vn= 计算物体在打下点l、2…时的即时速度v1、v2…。计算相应的动能（5）比较实验结论：
在重力作用下，物体的重力势能和动能可以互相转化，但总的机械能守恒。
选取纸带的原则：
（1）点迹清晰。
（2）所打点呈一条直线。
（3）第1、2点间距接近2mm。
本实验应注意的几个问题：
（1）安装打点计时器时，必须使两个纸带限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力；
（2）实验时必须保持提起的纸带竖直，手不动。待接通电源，让打点计时器工作稳定后再松开纸带，以保证第一点是一个清晰的点；
（3）打点计时器必须接50Hz的4V?D6V的交流电；
（4）选用纸带时应尽量挑选第一、二点间距接近2mm的点迹清晰且各点呈一条直线的纸带；
疲劳值
（5）测量高度h时，应从起始点算起，为了减小h的相对误差，选取的计数点要离起始点远一些，纸带也不宜过长，有效长度可以是6?D8。
（6）因为是通过比较一个物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量。如：运动的物体可以推动与其接触的另一个物体一起向前运动，对被推动的物体做功，说明运动的物体具有能量。
又如流动的河水、被举高的重物、被压缩的弹簧、高温高压气体……都能对外做功，因此都具有能量。
能量有各种不同的形式：运动的物体具有动能；被举高的重物具有重力势能；发生弹性形变的物体具有弹性势能；由大量粒子构成的系统具有内能。另外自然界中还存在如化学能、电能、光能、太阳能、风能、潮汐能、原子能等等不同形式的能。
不同的能与物体的不同运动形式相对应。
如机械能对应机械运动；内能与大量微观粒子的热运动相对应。
能量的转化：各种不同形式的能可以互相转化，在转化过程中总量保持不变。也就是说当某个物体的能量减少时，一定存在其他物体的能量增加，且减少量一定等于增加量；当某种形式的能量减少时，一定存在其他形式的能量增加，且减少量一定等于增加量。
功是能量转化的量度
不同形式的能量之间的转化是通过做功实现的。做功的过程就是各种形式的能量之间转化（或转移）的过程。且做了多少功，就有多少能量发生转化（或转移），因此，功是能量转化的量度。
常见力做功与能量转化的对应关系如下：
重力做功：重力势能与其他能相互转化；
弹力做功：弹性势能与其他能相互转化；
电场力做功：电势能与其他能相互转化；
安培力做功：电能与机械能等其他形式的能相互转化等等。
3. 能量守恒定律
能量既不会消灭，也不会创生，只会从一种形式转化成另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，转化或者转移过程中总量不变，这个规律叫做能量守恒定律。
表达式 E初=E末；E增=E减
说明：
① 该定律是贯穿整个物理学的基本规律之一，是学习物理学的一条主线。
② 要分清系统中有多少种形式的能，发生了哪些转化和转移。
③ 滑动摩擦力与相对距离的乘积在数值上等于系统产生的内能，即Q=
注意：
① 某种形式的能量减少必然有另一种形式的能量增加，增加量与减少量相等。
② 某个物体能量减少必然有另一个物体的能量增加，增加量与减少量相等。
这也是我们列能量守恒表达式时的两条基本思路。
能源和能量耗散
（1）能源是人类社会活动的物质基础。人类利用能源大致经历了三个时期，即柴薪时期、煤炭时期、石油时期。
（2）能量耗散：燃料燃烧时一旦把自己的热量释放出去，它就不会自动聚集起来供人类重新利用；电池中的化学能转化为电能，它又通过灯泡转化为内能和光能，热和光被其他物质吸收之后变成周围环境的内能，我们也无法把这些内能收集起来重新利用。这种现象叫做能量的耗散。
能量耗散表明，在能源的利用过程中，即在能量的转化过程中，能量在数量上并未减少，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的变成不便于利用的了。这是能源危机更深层次的含意，也是“自然界的能量虽然守恒，但还是要节约能源”的根本原因。
【典型例题
[例1] 用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。实验所用的电源为学生电源，输出电压为6 V的交流电和直流电两种。重锤从高处由静止开始落下，重锤上拖着的纸带通过打点计
时器打出一系列的点，对纸带上的点的痕迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。
（1）下面列举了该实验的几个操作步骤：
A. 按照图示的装置安装器件
B. 将打点计时器接到电源的直流输出端上
C. 用天平测量出重锤的质量
D. 释放悬挂纸带的夹子，同时接通电源开关打出一条纸带
E. 测量打出的纸带上某些点之间的距离
电子鸽钟F. 根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能
指出其中没有必要进行的或者操作不恰当的步骤，将其选项对应的字母填在下面的横线上，并说明其原因。
（2）利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值，如图所示。根据打出的纸带，选取纸带上打出的连接五个点A、B、C、D、E，测出A点距起始点O的距离为 ，点A、C间的距离为s1，点C、E间的距离为s2，使用交流电的频率为f，则根据这些条件计算重锤下落的加速度a的表达式为：a= 。
（3）在验证机械能守恒定律的实验中发现，重锤减小的重力势能总是大于重锤动能的增加，其原因主要是因为在重锤下落过程中存在着阻力的作用，可以通过该实验装置测定该阻力的大小。若已知当地重力加速度公认的较准确的值为g，还需要测量的物理量是 硼硅酸盐玻璃。试用这些物理量和纸带上的测量数据表示出重锤下落的过程中受到的平均阻力大小为F= 。
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