第3节 能量守恒定律

新课内容

⒈机械能的转化和守恒的实验探究

经过大量的理论研究和精确的实验测量，人们发现，在只有重力对物体做功时，物体的动能和重力势能之间是可以相互转化的，但动能和重力势能的总和保持不变，这种情况在物理学中叫做守恒。我们可以用实验来检验这一结论。

实验探究

在做实验之前，我们首先要明确这样几个问题，首先这个实验需要什么器材?

⑴最容易想到的器材是重物、电磁打点计时器以及纸带。复写纸片。低压电源及两根导线，铁架台和铁夹，刻度尺，小夹子。

⑵打点计时器的作用是什么?记录在纸带上打的点，用这些点来求出物体在经过某一点的速度。

⑶低压交流电源是不是必需的?

低压交流电源并不是必需的，如果采用的是电火花计时器时，它所需要的电压是交流220V，所以不需要低压电源。

⑷重物选取的原则是什么?为什么?密度比较大，质量相对比较大，可以减小因为空气阻力带来的误差。

⑸实验中还有哪些应该注意的地方?

计时器要稳定在铁架台上，计时器平面与纸带限位孔调整在竖直方向，铁架台放在桌边，计时器距地面的距离大约是1 m。

⒍这样做的目的是什么?

计时器平面与纸带限位孔在竖直方向上的目的是减小摩擦以减小实验误差的产生，铁架台放在桌边有利于重物下落到地面上，计时器距地面的距离较大的目的是能够有充足的时间使重物下落，以便在纸带上能够打出较多的点，有利于进行计算。

⑺实验中的误差主要来源于哪里?

重物和纸带下落过程中要克服阻力，主要是纸带和计时器之间的摩擦力，计时器平面不在竖直方向上；纸带与计时器不平行：交流电的频率不等于50 Hz测量数据时的误差等等。

⑻过程开始和终结位置是怎样选择的?

实验用的纸带一般小于1 m，从起始点开始大约能打出20个左右的计数点，终结位置的点可以选择倒数第一个点或者倒数第二个点，从这一个点向前数4-6个点当开始的点。

⑼这样选取的目的是什么?

这样选取的目的是可以减小这两个点瞬时速度和两点之间的距离(高度h)测量的误差。

⑽在数据处理时，是不是必须从打的第一个点开始呢?

课文中有这样的句子"纸带上某两点的距离等于重物下落的高度，这样就能得到重物下落过程中势能的变化"。在第四节我们已经学习了重力势能的相对性，处理纸带时选择适当的点为参考点，势能的大小不必从起始点开始计算。

⑾在实验中是不是要先进行测量重物的质量呢?

不需要测量重物的质量，因为这个物理量在式子两边可以约掉。

⑿选择一条点迹清晰且第l、2点间距离接近2 mm的纸带，在起始点标上0，以后各点依次为1、2、3......用刻度尺测量对应下落的高度h1\h2\h3，......记人表格中。

⒀用公式vn=hn+1+hn-1/2t，计算出各点的瞬时速度v1\v2\v3......并记录在表格中。