资源描述：
《2020届高考物理总复习第五单元机械能实验6验证机械能守恒定律教师用书（含解析）》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6 验证机械能守恒定律 实验目的验证机械能守恒定律。实验原理通过实验,求出做自由落体运动物体的重力势能的减少量和相应过程动能的增加量,若二者相等,说明机械能守恒,从而验证机械能守恒定律。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(带夹子)。实验步骤1.安装、准备:按图示装置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。把纸带的一端用夹子固定在重物上,另一端穿过计时器的限位孔,用手竖直提起纸带使重物停靠在打点计时器附近。2.打纸带:先接通电源,后松
2、开纸带,让重物带着纸带自由下落,这样打点计时器就在纸带上打下了一系列点,更换纸带重复上述步骤做3~5次实验。3.选纸带:分两种情况来说明(1)用12mv2=mgh验证时,应选点迹清晰,且1、2两点间距离小于或接近2mm的纸带。若1、2两点间的距离大于2mm,这是先释放纸带,后接通电源造成的。这样,第1个点就不是运动的起始点了,这样的纸带不能选。(2)用12mvB2-12mvA2=mgΔh验证时,由于重力势能的相对性,处理纸带时,应选择适当的点作为基准点,这样纸带上打出的第1、2两点间的距离是否为2mm就无关紧要
3、了,只要后面的点迹清晰就可选用。数据处理在起始点标上0,在以后各点依次标上1、2、3……用刻度尺测出对应下落的高度h1、h2、h3……利用公式vn=hn+1-hn-12T计算出点1、点2、点3……的瞬时速度v1、v2、v3……1.(2018山东烟台仿真模拟)如图所示,某同学想利用滑块在倾斜气垫导轨上的运动来验证机械能守恒定律。实验步骤如下:①将长为L、原来已调至水平的气垫导轨的左端垫高H,在导轨上靠右侧的P点安装一个光电门;②用20分度的游标卡尺测量滑块上遮光条的宽度d;③接通气源及光电计时器,将滑块从导轨靠近
4、左端某处自由释放。测得滑块通过光电门时的遮光时间为Δt。阅读上面的实验步骤回答下列问题:(1)实验中已知当地重力加速度为g,除上述步骤中测量的物理量之外,还需测量的物理量是 。 A.滑块的质量MB.气垫导轨的倾斜角度θC.滑块释放处遮光条到光电门的距离xD.滑块从开始运动至到达光电门所用的时间t(2)请用题中所给的物理量及第(1)问中所选的物理量写出本实验验证机械能守恒的表达式 。 解析 (1)物块经过P点时的速度v=dΔt,斜面的倾角为θ,且sin
5、θ=HL,由机械能守恒定律,有Mgxsinθ=12Mv2,还需测量的物理量是滑块释放处遮光条到光电门的距离x。(2)根据(1)可知需要验证的表达式为2gxH=d2(Δt)2L。答案 (1)C (2)2gxH=d2(Δt)2L2.(2018辽宁沈阳六校联考)某同学用如图甲所示的装置“验证机械能守恒定律”。实验的主要步骤如下:①调整气垫导轨使之水平;②用天平测量滑块(含遮光条)质量并记录为M;③测量遮光条宽度并记录为d;④将滑块放在气垫导轨上,通过轻质细绳与钩码连接,记录钩码的总质量为m;⑤将滑块从A位置释放后,光
6、电计时器测量遮光条通过光电门的时间并记录为Δt;⑥对测量数据进行分析,得出实验结论。请回答下列问题:(已知当地的重力加速度大小为g)(1)若步骤③用螺旋测微器测量遮光条宽度d的示数情况如图乙所示,则d= mm,步骤⑤中光电计时器记录的时间Δt=4.10×10-3s,滑块经过光电门时的速度大小为 m/s。 (2)本实验中还需要测量的物理量有 (写出物理量及符号)。 (3)本实验中需验证的机械能守恒表达式为 (用以上对应物理量的符号表示)。 (4)实验数据表明系统动能的增加量明显大于
7、重力势能的减少量,可能的原因是 。 A.钩码总质量m远小于滑块质量MB.钩码总质量m与滑块质量M相差不大C.气垫导轨没有调水平,且左高右低D.气垫导轨没有调水平,且左低右高解析 (1)螺旋测微器的固定刻度示数为5.5mm,可动刻度示数为24.0×0.01mm=0.240mm,则h=5.740mm。根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度知,滑块经过光电门的速度v=dΔt=1.4m/s。(2)为了求出运动过程中钩码减少的重力势能,则需要测量A、B间的距离s。(3)我们验证的是ΔEp与ΔEk的关系,即验证ΔEp=
8、ΔEk,代入得mgs=12(M+m)v2;而v=dΔt,所以本实验中验证机械能守恒的表达式为mgs=12(M+m)dΔt2。(4)如果实验结果表明系统动能的增加量大于重力势能的减少量,则可能是气垫导轨不水平造成的,气垫导轨倾斜后,由于滑块的重力势能的增加或减少没有记入,故增加的动能和减少的重力势能不相等,若左侧高,系统动能增加量大于重力势能减少量,若右侧高,系统动能增加量小于重力势能减
