（金版学案）2016年高考物理一轮复习（课件+习题+章未整合）第五章+++功能关系和机械能 第6课　实验 验证机械能守恒定律

（金版学案）2016年高考物理一轮复习（课件+习题+章未整合）第五章+++功能关系和机械能 第6课　实验 验证机械能守恒定律内容摘要：

1、高中物理资源下载平台世昌的博客 实验：验证机械能守恒定律一、实验目的验证机械能守恒定律二、实验原理1在只有重力做功的自由落体运动中，物体的重力势能和动能互相转化，但总的机械能保持不变若物体某时刻瞬时速度为 v，下落高度为 h，则重力势能的减少量为 能的增加量为它们在实验误差允许的范围内是否相等，若相等则验证了12机械能守恒定律2速度的测量：做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度等于相邻两点之间的平均速度 计算打第 n 个点速度的方法：测出第 n 个点与相邻前后点间的距离 ，由公式 或 算出，12T 1 12、实验器材铁架台(含铁夹) ，打点计时器，学生电源，纸带，复写纸，导线，毫米刻度尺，重物(带 2、纸带夹)高中物理资源下载平台世昌的博客 、实验步骤1安装置：按图所示将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上，接好电路2打纸带：将纸带的一端用夹子固定在重物上，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方先接通电源，后松开纸带，让重物带着纸带自由下落更换纸带重复做 35 次实验3选纸带：分两种情况说明(1)用 n 验证时，应选点迹清晰，且第 1、2 两点间距12 2 纸带若第 1、2 两点间的距离大于 2 是由于先释放纸带后接通电源造成的这样，第 1 个点就不是运动的起始点了，这样的纸带不能选(2)用 证时，由于重力势能的相对性，12 2B 12 2择适当的点 3、为基准点，这样纸带上打出的第 1、2 两点间的距离是否大于 2 无关紧要了，所以只要后面的点迹清晰就可选用五、数据处理1测量计算在起始点标上 0，在以后各点依次标上 1、2、3，用刻度尺测出对应下落高度 h1、h 2、h 3世昌的博客 计算出点 1、点 2、点 3、的瞬时1 12v1、v 2、v 3证守恒法一：利用起始点和第 n 点计算代入 v ，如果在实验122gh n v ，则机械能守恒122取两点计算(1)任取两点 A、B 测出 出 2)算出 v v 的值122B 122A(3)在实验误差允许的条件下，如果 v v ，则机械能122B 122三：图象法从纸带上选取多个点，测量从第一点到其 4、余各点的下落高度 h，并计算各点速度的平方 后以 纵轴，12以 h 为横轴，根据实验数据绘出 线若在误差允许的范围内12图象是一条过原点且斜率为 g 的直线，则验证了机械能守恒六、注意事项1打点计时器要稳定地固定在铁架台上，打点计时器平面与纸带限位孔调整到竖直方向，以减小摩擦阻力2重物要选用密度大、体积小的物体，这样可以减小空气阻力的影响，从而减小实验误差高中物理资源下载平台世昌的博客 实验中，需保持提纸带的手不动，且保证纸带竖直，待接通电源，打点计时器工作稳定后，再松开纸带4速度不能用 vngt n 或 计算，重物下落的高度 h，2不能用 计算得12 2、误差分析1本实验中因重物和纸带在下落 5、过程中要克服各种阻力(空气阻力、打点计时器阻力)做功，故动能的增加量 E k 稍小于重力势能的减少量 E P，即 E k B2CD以上均有可能12解析：重物下落需克服阻力做功，因此机械能不守恒，重物减高中物理资源下载平台世昌的博客 ，另一部分用于克服摩擦力做功而转化为内能，故减小的重力势能大于增加的动能选项 A 正确2关于利用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验，以下说法正确的是 DA实验中摩擦是不可避免的，因此纸带越短越好，因为纸带越短，克服摩擦力做的功就越少，误差就越小B实验时需称出重锤的质量C纸带上第 1、2 两点间距若不接近 2 无论怎样处理实验数据，实验误差都一定较大D处理打点的纸带 6、时，可以直接利用打点计时器打出的实际点迹，而不必选取计数点解析：纸带过短，长度测量的相对误差较大，选项 A 错误；由，只需验证 v2可，不必测量重锤质量，选项12 12B 错误；对 C 选项中的纸带，可选点迹清晰、距离合适的任两点M、 N，通过计算 验误差不12 2N 12 2项 C 错误；自由落体运动加速度较大，除去 1、2 两点，其他相邻两点间的距离均大于或远大于 2 毫米刻度尺测量完全可以，不必选取计数点，选项 D 正确3如图甲是某实验小组验证钩码和滑块组成的系统机械能守恒的实验装置，图中的气垫导轨被水平地固定在实验台上高中物理资源下载平台世昌的博客 (1)实验中，用螺旋测微器测量遮光条 7、的宽度 d，测量结果如图乙所示，则遮光条的宽度 d_2)实验时将滑块从图示位置由静止释放，由光电计时器读出遮光条通过光电门所用的时间 t，钩码的质量 m 已用天平测得，为了验证系统机械能守恒，在本次实验中还需要测量的物理量有_(文字说明并用相应的字母表示) (3)在实验误差允许的范围内，本实验验证机械能守恒的关系式是_(用测量的物理量符号表示) 解析：(1)d3.5 2)验证钩码和滑块组成的系统机械能守恒，计算减少的重力势能时需用到滑块由静止运动到光电门的位移 x，计算增加的动能时需用到滑块的质量 M.(3)滑块经过光电门时的速度 v ，上述过程中滑块和钩码系(Mm)v 2 ，减少的重力势能1 8、2 （M m）t）2 中物理资源下载平台世昌的博客 ，则验证了机械能守恒定律（M m）t）2答案：(1)(2) 滑块的质量 M，滑块由静止运动到光电门的位移 x(3)M m） t）24利用气垫导轨装置验证机械能守恒定律时，先把导轨调成水平，然后按如图所示的方式，用垫块把导轨一端垫高 H，质量为 d 3.0 遮光板使滑块由轨道上端任一处滑下，测出它通过光电门 的速度 可以算出它由 段过程中动能的增加量 E k m(v v )，再算出重12 2 21力势能的减少量 E p较 E k 与 E p 的大小，便可验证机械能是否守恒图中 H、L、s 均已事先设定，滑块通过两个光电门所用时间分别为 t 1 9、和 t 2.(1)滑块速度 v1、v 2 的表达式分别为 _、v 2_，滑块通过 2 时的高度差 h 的表达式 h_(2)若测得图中 L1.0 m，sm，H 20 cm，m500 g，滑块通过 时间分别为 02 s 和 02 s，当地重力加速度 gm/动能增加量 E k_，重力势能减少量 E p_(以上两空保留三位有效数字)，由此得到的高中物理资源下载平台世昌的博客 ：(1) 由于挡光板宽度 d3.0 小，而滑块通过光电门的时间极短，故可以认为滑块通过两光电门时的平均速度就等于通过 2两位置的瞬时速度，即 ，v 2 ；由导轨的倾 ，可得 h ) m/s，v 2 0 2 0 2 s m/s，高度 10、差 h m0 2 0 2 s 能增加量 m(v v )，重力势能减少量12 2 21；实验结论为：在误差允许范围内，滑块下滑过程中机械能守恒答案：(1) (2)J在误差允许范d t1 d 块下滑过程中机械能守恒5在用自由落体运动验证机械能守恒定律时，某同学按照正确的操作得到如图所示的纸带，其中 O 是起始点，A、B、C 是由频率为 50 打点计时器连续打下的 3 个点该同学用毫米刻度尺测量 O 到 A、B 、C 各点的距离，并记录在图中( 单位：高中物理资源下载平台世昌的博客 (1)这三个数据中不符合有效数字读数要求的是_( 填“段，应记作_2)甲同学用质量为 1 重锤在 的运动来验证机械能守 11、恒定律，已知当地的重力加速度 gm/用 的平均速度作为 B 点处的瞬时速度，则 重锤重力势能的减少量为_，而动能的增加量为_(以上两空保留三位有效数字)这样验证的系统误差总是使重力势能的减少量_(填“大于”“小于”或“等于”)动能的增加量(3)乙同学根据同一条纸带的同一组数据，也用重锤在 的运动来验证机械能守恒，将打点计时器打下的第一个点 O 记为第 1个点，图中的 B 是打点计时器打下的第 9 个点因此他用 vB算 B 点的瞬时速度，得到动能的增加量，这样验证时的系统误差总是使重力势能的减少量_(填“大于 ”“小于”或“等于”) 动能的增加量，原因是_.(4)丙同学根据同一条纸带上测量出的数据，算出 A、B 之间的距离以及 B、C 之间的距离，利用公式 a 算出纸带下落时的重 a，并把这个加速度当作当地的重力。