2019版高考物理一轮复习 实验增分 专题6 验证机械能守恒定律学案

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1、实验六　验证机械能守恒定律考纲要求考情分析命题趋势验证机械能守恒定律2017·天津卷，9(2)2016·全国卷Ⅰ，22本实验在全国高考考查频率较高，应给予足够重视，要理解其实验原理，注意该实验的改进创新，这也是高考的重点，要会根据机械能守恒定律灵活分析知识梳理·夯实基础一、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、2．计算打第n个点时速度的方法：如图所示，由公式可得第n个点的速度vn＝.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、实验过程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3～5次实验．3．选纸带：在打好点的纸带中挑选点迹清晰的一条纸带，在起点标上0，以后各点依次标上1、2、3、4……用

3、刻度尺测出对应下落高度h1、h2、h3、h4……五、数据处理1．求瞬时速度由公式vn＝可以计算出重物下落h1、h2、h3……的高度时对应的瞬时速度v1、v2、v3……2．验证守恒方法一：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范围内，ghn＝v，则说明机械能守恒定律是正确的．方法二：任取两点A、B测出hAB，算出ghAB和的值，如果在实验误差允许的范围内，ghAB＝v－v，则说明机械能守恒定律是正确的．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

4、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g的直线，则验证了机械能守恒．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，改进的办法是调整器材的安装，尽可能地减小阻力．2．偶然误差：本实验的另一个误差来源于长度的测量，属偶然误差，减小误差的办法是测下落距离时都从0点量起，一次将各打点对应的下落高度测量完，多次测量取平均值．七、注意事项1．安装打点计时器时要竖直架稳，使其两限位孔在同一竖直线上以减

5、小摩擦阻力．2．重物应选用质量和密度较大、体积较小的物体以减小空气阻力的影响．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．纸带长度选用60cm左右为宜，应选用点迹清晰的纸带进行测量．5．速度不能用vn＝gtn或vn＝计算，否则犯了用机械能守恒定律验证机械能守恒的错误．6．验证机械能守恒时，可以不测出重锤质量，只要比较v和ghn是否相等即可验证机械能是否守恒．核心考点·分层突破考点1　实验原理及误差分析[例1](2017·天津卷)如图所示，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，利用此装置验证机械能守恒定律．(1)

6、对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是__AB__.A．重物选用质量和密度较大的金属锤B．两限位孔在同一竖直面内上下对正C．精确测量出重物的质量D．用手托稳重物，接通电源后，松手释放重物(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—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__BC__.A．OA、AD和EG的长度　　　　B．OC、BC和CD的

7、长度C．BD、CF和EG的长度　　　　D．AC、BD和EG的长度解析　(1)选用质量大的金属锤，可保证下落过程中纸带竖直不松弛；金属锤密度大，体积就小，下落过程中所受阻力小；上下限位孔对正，可减小摩擦；本实验中要验证mv2＝mgh，即验证v2＝2gh，不用测量重物的质量；实验时用手抓紧纸带上端，接通电源，打点计时器工作稳定后，再松手释放纸带，不能用手托住重物．(2)本实验中，需要测某点的瞬时速度和从起始点到该点的距离，或者两点的速度及其间距，符合要求的选项有B、C．考点2　实验数据的处理[例2]某同学用图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律，其中打点计时器的

8、电源为交流电源，可以使用的频率有20Hz、30Hz和40Hz.打出