(通用版)2020版高考物理大一轮复习5.6实验6验证机械能守恒定律课件新人教版.ppt

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1、实验6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mgh,动能的增加量为mv2,看它们在实验误差允许的范围内是否相等,若相等,则验证了机械能守恒定律。2三、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(带纸带夹)。四、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

2、路。32.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3~5次实验。3.选纸带:分两种情况说明4五、数据处理及验证方案1.求瞬时速度52.验证机械能守恒6六、误差分析1.系统误差本实验中因重锤和纸带在下落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ΔEk稍小于重力势能的减少量ΔEp,即ΔEk<ΔEp,这属于系统误差,改进的方法是调整器材的安装,

3、尽可能减小阻力。2.偶然误差本实验的另一个误差来源于长度的测量,属于偶然误差。减小误差的方法是测下落距离时都从O点测量,一次将各打点对应的下落高度测量完,或者多次测量取平均值。7七、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.选重物:重物应选用质量大、体积小、密度大的材料。3.测长度:测量下落高度时,为了减小测量值h的相对误差,选取的各个计数点要离起始点远一些,纸带也不宜过长,有效长度可在60~80cm之间。81.做验证机械能守恒定律实

4、验时,可以不测量重锤的质量,只需要比较哪几个物理量的关系就能够验证?2.计算某点的瞬时速度时,可以用v=gt来计算吗?为什么?提示：不可以;因为重锤下落时受空气阻力,加速度a

5、量D.用手托稳重物,接通电源后,撒手释放重物11考点一考点二考点三(2)某实验小组利用上述装置将打点计时器接到50Hz的交流电源上,按正确操作得到了一条完整的纸带,由于纸带较长,图中有部分未画出,如图乙所示。纸带上各点是打点计时器打出的计时点,其中O点为纸带上打出的第一个点。重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出,利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有。乙A.OA、AD和EG的长度B.OC、BC和CD的长度C.BD、CF和EG的长度D.AC、BD和EG的长度12考点一考点二考点三解析：

6、(1)重物选用质量和密度较大的金属锤,能够减小空气阻力的影响,以减小误差,故A正确;两限位孔在同一竖直面内上下对正,减小纸带和限位孔之间的摩擦,以减小误差,故B正确;验证机械能精确测量出重物的质量,故C错误;用手托稳重物,接通电源后,撒手释放重物对减小实验误差无影响,故D错误。答案：(1)AB(2)BC13考点一考点二考点三14考点一考点二考点三数据处理与误差分析例2某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律时,所用交流电源的频率为50Hz,得到如图乙所示的纸带。选取纸带上打出的连续五个点A、B、C

7、、D、E,测出A点距起点O的距离为s0=19.00cm,点A、C间的距离为s1=8.36cm,点C、E间的距离为s2=9.88cm,g取9.8m/s2,测得重物的质量为m=1kg。15考点一考点二考点三(1)下列做法正确的有。A.图甲中两限位孔必须在同一竖直线上B.实验前,手应提住纸带上端,使纸带竖直C.实验时,先放开纸带,再接通打点计时器的电源D.数据处理时,应选择纸带上距离较近的两点作为初、末位置(2)选取O、C两点为初、末位置验证机械能守恒定律,重物减少的重力势能是J,打下C点时重物的速度大小

8、是m/s。(结果保留三位有效数字)16考点一考点二考点三(3)根据纸带算出打下各点时重物的速度v,量出下落距离s,则以为纵坐标、以s为横坐标画出的图像应是下面的。17考点一考点二考点三(4)重物减少的重力势能总是略大于增加的动能,产生这一现象的原因是。(写出一条即可)解析：(1)图甲中两限位孔必须在同一竖直线上,实验前手应提住纸带上端,并使纸带竖直,这是为了减小打点计时器与纸带之间的摩擦,选项A、B正确;实验时,应先接通打点计时器的电源再放开纸带,选项C错误;数据处理