高考物理一轮总复习第五章实验六验证机械能守恒定律讲义含解析新人教版

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1、实验六　验证机械能守恒定律◆数据处理　方法一：利用起始点和第n点计算代入ghn和v，如果在实验误差允许的情况下，ghn＝v，则验证了机械能守恒定律．　方法二：任取两点计算(1)任取两点A、B，测出hAB，算出ghAB.(2)算出v－v的值．(3)在实验误差允许的情况下，若ghAB＝v－v，则验证了机械能守恒定律．　方法三：图象法从纸带上选取多个点，测量从第一点到其余各点的下落高度h，并计算各点速度的平方v2，然后以v2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出v2－h图线．若在误差允许的范围内图象是一条过原点且斜率为

2、g的直线，则验证了机械能守恒定律．◆误差分析1．减小测量误差：一是测下落距离时都从0点量起，一次将各打点对应下落高度测量完，二是多测几次取平均值．2．误差来源：由于重物和纸带下落过程中要克服阻力做功，故动能的增加量ΔEk＝mv必定稍小于重力势能的减少量ΔEp＝mghn，改进办法是调整器材的安装，尽可能地减小阻力．◆注意事项1．打点计时器要竖直：安装打点计时器时要竖直架稳，使其两限位孔在同一竖直平面内以减少摩擦阻力．2．重物密度要大：重物应选用质量大、体积小、密度大的材料．3．一先一后：应先接通电源，让打点计时器

3、正常工作，后松开纸带让重物下落．4．测长度，算速度：某时刻的瞬时速度的计算应用vn＝，不能用vn＝或vn＝gt来计算．热点一　实验原理与实验操作[典例赏析][典例1]　利用图甲装置做“验证机械能守恒定律”实验．甲(1)为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的　________　.A．动能变化量与势能变化量B．速度变化量与势能变化量C．速度变化量与高度变化量(2)除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的两种器材是　________　.A．交流

4、电源　B．刻度尺　　C．天平(含砝码)(3)实验中，先接通电源，再释放重物，得到图乙所示的一条纸带．在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC.已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T.设重物的质量为m.从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能变化量ΔEp＝　________　，动能变化量ΔEk＝　________　.乙(4)大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是　________　.A．利用公式v＝gt计算重物速度B．利用公式v＝

5、计算重物速度C．存在空气阻力和摩擦阻力的影响D．没有采用多次实验取平均值的方法(5)某同学想用下述方法研究机械能是否守恒：在纸带上选取多个计数点，测量它们到起始点O的距离h，计算对应计数点的重物速度v，描绘v2－h图象，并做如下判断：若图象是一条过原点的直线，则重物下落过程中机械能守恒．请你分析论证该同学的判断依据是否正确．[解析]　(1)根据机械能守恒定律可得mgh＝mv2－0，故需要比较动能变化量与势能变化量，A正确．(2)电磁打点计时器使用的是交流电源，故A正确；因为在计算重力势能变化量时，需要用到纸带上

6、两点之间的距离，所以还需要刻度尺，故B正确；根据mgh＝mv2－0可得等式两边的质量抵消，故不需要天平，C错误．(3)重力势能改变量为Ep＝mghB，由于下落过程中是匀变速直线运动，所以可得B点的速度为vB＝，所以ΔEk＝mv＝m2.(4)实验过程中存在空气阻力，纸带运动过程中存在摩擦力，C正确．(5)该同学的判断依据不正确，在重物下落h的过程中，若阻力f恒定，根据mgh－fh＝mv2－0⇒v2＝2h可知，v2－h图象就是过原点的一条直线．要用通过v2－h图象的方法验证机械能是否守恒，还必须看图象的斜率是否接近

7、2g.[答案]　(1)A　(2)AB　(3)－mghB　m2　(4)C　(5)见解析[题组巩固]1．(2019·湖北龙泉中学联考)如图甲所示为验证机械能守恒定律的实验装置示意图．现有的器材为：带铁夹的铁架台、打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、天平、交流电源、刻度尺．回答下列问题．(1)下面列举了该实验的几个操作步骤，其中操作不当的步骤是　________　.A．用天平测出重锤的质量B．按照图示的装置安装器件C．先释放纸带，后接通电源D．测量纸带上某些点间的距离(2)利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值．

8、根据打出的纸带，选取纸带上连续的五个点A、B、C、D、E，测出各点之间的距离如图乙所示．使用交流电的频率为f，则计算重锤下落的加速度的表达式a＝　________　(用x1、x2、x3、x4及f表示)．解析：(1)该实验不需要测量重锤的质量，应先接通电源，后释放纸带，故选A、C.(2)由Δx＝aT2得：a＝＝.答案：(1)AC　(2)2．(2019·重庆一中月考)(1)关于“验证机械能