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《2020高考物理大一轮复习 实验六 验证机械能守恒定律学案新人教版》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、实验六 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 .若质量为m的物体做自由落体运动,下落高度为h时的速度为v,则重力势能的减少量为 ,动能的增加量为 ,如果在实验误差允许的范围内重力势能的减少量与 相等,则验证了机械能守恒定律. 2.速度的测量:做匀变速直线运动的纸带上某点的瞬时速度等于相邻两点间的 .计算打第n个点瞬时速度的方法是:测出第n个点的相邻前、后两段相等时间T内下落的距离xn和xn+1,由公式vn=
2、 计算. 图S6-1三、实验器材铁架台(含铁夹)、 、 电源及导线(使用电火花计时器时用220V交流电源)、纸带、复写纸片、 、重物(带纸带夹),实验装置如图S6-1所示. 四、实验步骤1.器材安装:如图S6-1所示,将打点计时器固定在铁架台上,用导线将电磁打点计时器与低压交流电源相连,此时电源开关应为 状态. 2.打纸带:把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,用手竖直提起纸带,使重物停靠在打点计时器下方附近,应先 ,待打点稳定后再松开纸带.让重物自由下落,打点计
3、时器就在纸带上打出一系列的点,取下纸带,换上新的纸带重打几条(3~5条)纸带. 3.选纸带:用起始点初速度为零验证.选点迹清晰,且1、2两点间距离小于或接近2mm的纸带进行测量.若1、2两点间的距离大于2mm,这是由于先释放纸带,后接通电源造成的,则第1个点对应的瞬时速度 (选填“不等于”或“等于”)零. 4.数据测量5.验证结论:在 的范围内,重物自由下落过程中机械能守恒. 热点一 实验原理和实验操作例1某同学用如图S6-2甲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,可以提供输出电压为6V的交变电流和直流电,交变电流的
4、频率为50Hz.重锤从高处由静止开始下落,打点计时器在纸带上打出一系列的点,对纸带上的点测量并分析,即可验证机械能守恒定律.(1)他进行了下面几个操作步骤:A.按照图示的装置安装器材;B.将打点计时器接到电源的“直流输出”上;C.用天平测出重锤的质量;D.先接通电源,后释放纸带,打出一条纸带;E.测量纸带上某些点间的距离;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其增加的动能.其中没有必要进行的步骤是 ,操作不当的步骤是 .(均填步骤前的选项字母) 图S6-2(2)这位同学进行正确测量后挑选出一条点迹清晰的纸带进行测量分析
5、,如图乙所示,其中O点为起始点,A、B、C、D、E、F为六个计数点.根据纸带上的测量数据,可得出打B点时重锤的速度为 m/s(保留3位有效数字). (3)他根据纸带上的数据算出各点的速度v,量出下落距离h,并以v22为纵轴、h为横轴画出的图像应是图S6-3中的 (选填项字母). 图S6-3变式题某学习小组用如图S6-4所示的实验装置验证“机械能守恒定律”.他们在气垫导轨上安装了一个光电门B,细线一端连在滑块(带遮光条)上,另一端绕过气垫导轨左端的定滑轮与钩码相连,每次滑块都从A处由静止释放.图S6-4(1)下列实验要求中不必要的一项是
6、 (填选项前的字母). A.应将气垫导轨调至水平B.应使细线与气垫导轨平行C.应使A位置与光电门B间的距离适当大些D.应使钩码质量远小于滑块和遮光条的总质量图S6-5(2)用螺旋测微器测量遮光条宽度d,测量结果如图S6-5所示,则d= mm. (3)实验时,已知滑块(带遮光条)的质量为M,钩码质量为m,A、B间的距离为L,遮光条的宽度为d,遮光条通过光电门的时间为t,重力加速度为g,若满足关系式 (用M、m、g、L、d、t表示),即可验证从A到B过程中系统机械能守恒. ■要点总结(1)安装打点计时器时要竖直架稳,使两限位孔在同一竖直平面
7、内以减小摩擦阻力.(2)重物应选用质量大、体积小、密度大的材料.(3)应先接通电源,让打点计时器正常工作后,再松开纸带让重物下落.(4)纸带长度应选用60cm左右为宜,应选用点迹清晰的纸带进行测量.热点二 数据处理与误差分析例2某同学安装如图S6-6所示的实验装置验证机械能守恒定律.如图S6-7所示是该实验得到的一条点迹清晰的纸带,现要取A、B两点来验证,已知电火花计时器每隔0.02s打一个点.图S6-6 图S6-7 请回答下列问题:(1)电火花计时器的工作电压是 V. (2)若x2=4.80cm,则在纸带上打下计数点
8、B时的速度vB= m/s(结果保留三位有效数字). (3)若x1数据也已测出,则实验还需测出的物理量为
