高考物理一轮总复习 第七章 第21讲 实验、探究 验证机械能守恒定律教案 新人教版必修2

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1、第21讲　实验、探究：验证机械能守恒定律　考情剖析　(注：①考纲要求及变化中Ⅰ代表了解和认识，Ⅱ代表理解和应用；②命题难度中的A代表容易，B代表中等，C代表难)考查内容考纲要求及变化考查年份考查形式考查详情考试层级命题难度实验、探究：验证机械能守恒定律Ⅱ________实验________重点________小结及预测本实验在最近四年中均未考查，但是机械能守恒定律实验作为高中物理的重点实验，我们要重点掌握．预测14年可能考查．建议复习时熟练掌握机械能守恒定律的计算公式及机械能守恒定律实验中所需要注意的问题，数据处理和误差分析等.知识整合　一、实验目的验证机械能守恒定律．二、实验原理1．在只

2、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，但总的机械能守恒，若以重物下落的起始点O为基准，设重物的质量为m，测出物体自起始点O下落距离h时的速度v，则在误差允许范围内，由计算得出mv2＝mgh，机械能守恒定律即被验证．　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2．若以重物下落过程中的某一点A为基准，设重物的质量为m，测出物体对应于A点的速度vA，再测出物体由A点下落Δh后经过B点的速度vB，则在误差允许范围内，由计算得出mv－mv＝mgΔh机械能守恒定律即被验证．三、实验器材铁架台(带铁夹)，打点计时器，重锤(带纸带夹子)，纸带几条，复写纸片，导线，直尺，学生电源．

3、四、实验步骤1．按图装置图把打点计时器安装在铁架台上，用导线把打点计时器与学生电源连接好．2．把纸带的一端用夹子固定在重锤上，另一端穿过计时器限位孔，用手竖直提起纸带使重锤停靠在打点计时器附近．3．先接通电源，后松手让重锤带着纸带自由下落．4．重复几次，得到3～5条打好点的纸带．5．在打好点的纸带中挑选点迹清晰的一条纸带，在起点标上O，以后各点依次标上1、2、3、4、…用刻度尺测出对应下落高度h1、h2、h3、h4…6．应用公式vn＝(dn＋1－dn－1)/2T计算各点对应的瞬时速度v1、v2、v3…7．计算各点对应的势能减少量mgh和动能增量mv/2，进行比较．注意事项1．实验中打点计时

4、器的安装，两纸带限位孔必须在同一竖直线上，以减少摩擦阻力．2．实验时，必须先接通电源，让打点计时器工作正常后才松手让纸带重锤下落．3．打点计时器必须接交流电源．4．重锤的选择应是质量较大，从而使重力远大于下落过程中所受的阻力，实现减小实验误差的目的．5．选用纸带时应尽量挑第一、二点间距离接近2mm的纸带．6．计算下落高度时，都必须从起始点算起．不能搞错，为了减小测量h的相对误差，选取的各个计数点要离起始点远一些，但纸带也不宜过长，有效长度可在60～80cm内．7．因为实验要求第一个点对应重锤开始下落的时刻，这就要尽量使每点是清晰小点，为此提起纸带的手要保持不动，待接通电源，打点计时器正常工

5、作后再松开纸带．8．测量长度时，都必须从起始点开始，只进行一次刻度对齐，读出各点高度，实现减少测量次数多而带来的误差．9．实验中，只要验证gh是否等于v2/2即可，不用测重锤的质量．【典型例题1】在“验证机械能守恒定律”的实验中，所用电源的频率为50Hz，某同学选择了一条理想的纸带，用刻度尺测量时各计数点对应刻度尺上的读数如图所示(O点是打点计时器打出的第一个点，A、B、C、D、E分别是每打两个点取出的计数点)．根据纸带要求计算：(1)重锤下落的加速度；(2)若重锤的质量为m，则重锤从开始下落到打B点时，减少的重力势能是多少；(3)重锤下落到打B点时增加的动能有多大；(4)从(2)(3)数

6、据可得出什么结论；产生误差的主要原因是什么．温馨提示根据逐差法求加速度，求出平均加速度，从而减小误差．还有就是由于阻力做负功，所以存在误差．记录空间【变式训练1】　在“验证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，查得当地的重力加速度g＝9.80m/s2，测得所用重物的质量为1.00kg.实验中得到一条点迹清晰的纸带，如图所示．把第一个点记作O，另选连续的4个点A、B、C、D作为测量的点，经测量知道A、B、C、D各点到O点的距离分别为62.99cm、70.18cm、77.76cm、85.73cm，根据以上数据，可知重物由O点运动到C点，重力势能的减少量为______

7、__J，动能的增加量等于________J(取3位有效数字)．【变式训练2】如图所示，将打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置可以测定重力加速度．(1)所需器材有打点计时器(带导线)、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重物，此外还需________(填字母代号)中的器材．A．直流电源、天平及砝码B．直流电源、毫米刻度尺C．交流电源、天平及砝码D．交流电源、毫米刻度尺