名校系列实验六验证机械能守恒定律（教学案）-2019年高考物理一轮复习精品资料word版含解析

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1、考情解读1.掌握验证机械能守恒定律的方法.2.会用图象法处理实验数据以达到验证日的.重点知识梳理【实验目的】1.验证机械能守恒定律.【实验原理】1.在只有重力做功的条件下，物体的重力势能和动能可以相互转化，但总的机械能守恒。2.物体做自由落体运动，设物体的质量为仙下落力高度时的速度为*则势能的减少暈为mgh,动能的增加量为丄mv2o如果mgh=-mv2即=就验证了机械能守恒定律。2223.速度的测量：做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度等于相邻两点间的平均速度％=二『。计算打第〃个点瞬时速度的方法是：测出第〃个点的相邻前后两段相等时间加下落的距离暫和兀

2、讪，由铁架台（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）.【实验步骤】1.将实验装置按要求装好（如图），将纸带固定在重物上，让纸带穿过电火花计时器。II1.先用手提起纸带，使重物静止在靠近计时器的地方。2.接通电源，松开纸带，让重物自由下落，这样计数器就在纸带上打下一系列点。3.重复以上步骤，多做几次。4.从已打出的纸带中，选出第一、二点间的距离接近2伽并且点迹清晰的纸带进行测量。5.在挑选的纸带上，记下第一点的位置0,并在纸带上从任意点开始依次选取儿个点1、2、3、4、.…并量出各点到位置啲距离，这些距离就是物

3、体运动到点1、2、3、4、…时下落的高度休包、%、人、6.利用公式禺=比匕分别求岀物体在打下点2、3、4、…时瞬时速度小叫、％、仏、21.，根据机械能守恒定律比较尹r7.把得到的数据填入表格，算出重物运动到点2、3、4、…减少的重力势能昭包、m肌、再算岀物体运动到点2、3、4、…增加的动能*叫2、如从如叮1212与mgh,,—mv3与mgh^,—mv4与…,结果是否一致。22【数据处理】1.纸带的选取：选用纸带时应尽量挑选第1点点迹清晰且1、2两点之间距离接近2mm的纸带，这样一条纸带记录的运动才接近自由落体运动。2.纸带的处理：在第1点上标出0,并

4、从稍靠后的某一点开始，依次标出1、2、3、4…并量出各点到位置。点的距离休包、叫、你再利用公式匕」”-打也计算出各点对应的瞬吋速度JJL1。片、v2>叫、v4>计算各点对应的重力势能的减少量“和动能的增加量一叫,并进行比较看是否2v2y2相等。也可以一为纵轴，以力为横轴，根据实验数据绘出一-力图象，若图象是过原点的直线，则可验证22机械能守恒定律，其斜率等于g。数据处理的另一思路：选取点迹清晰的一条纸带，如图，选取从•俩个位置作为过程的开始和终结位置，量出5吐间距离饥W，求出〃点速度勺=汁，此点速度％=护，比较重力势能的减少加8力阳与动JZ—XIZ-

5、A£能的增加

6、mvw2-

7、/nv/是否相等，从而验证机械能是否守恒。k—xi―*1ABCKMN【误差分析】1.实际上重物和纸带下落过程小要克服阻力（主要是打点计时器的阻力）做功，故动能的增加量必定稍小于势能的减少量，这是屈于系统误差，减少空气阻力影响产生的方法是：使纸带下挂的重物重力大些,且体积要小。2.打点计时器产生的误差：（1）由于交流电周期的变化，引起打点时间间隔变化而产生误差；（2）计数点选择不好；振动片振动不均匀；纸带放置方法不止确引起摩擦，造成实验误差；（3）打点时的阻力对纸带的运动性质有影响，这也属于系统误差。3.由于测长度带来的误差属

8、偶然误差，减少办法是测距离时都应从。点量起，二是多测儿次取平均值。【注意事项】1.安装打点计吋器吋，必须使两纸带限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力。2.实验时必须保持提起的纸带竖直，手不动，待接通电源，让打点计时器工作稳定后再松开纸带。3.为了增加实验的可靠性，可重复实验，还可以在一次下落中测量多个位置的速度，比较重物在这些位置上的动能与势能之和。1°4.因通过比较加与-mv2是否相等来验证机械能守恒，故不需测重物质量。【误差分析】1.本实验中因重物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A弘稍小于重力势能的

9、减少量AE”即AEk

10、(含铁夹)、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材屮，还必须使用的两种器材是。A.交流电源B.刻度尺C.天