专题68实验验证机械能守恒-《奇招制胜》2017年高考物理热点+题型全突破

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1、实验，验证机械能守恒定律实验原理与操作—纸带夹子収物打点计时器｛实验冃的(实验嫌理)—T实验器材｝—〔实验步骤｝验证机械能守恒定律通过实验，求出做自由落体运动物体的重力势能的减少址和相应过程动能的增加SL若二者相零，说明机械能守恒，从而验证机械能守恒定律打点计时器、电源、纸带、复写纸、帝物.刻度尺、铁架台(附夹子人导线两根⑴安装器材:将打点计时器固定在铁架台上,用导线将打点计时器与低圧电源相连(2將纸带固定在重物上■让纸带穿过打点计时器的限位孔⑶用丁提拧纸带，让乘物靠近打点计时器并处于静止状态，然后接通

2、电源，松开纸带，让重物自由落下，纸带上打下一系列小点(4)从几条打下点的纸带中挑选出点迹清楚的纸带进行测量(5肚起始点标上0,在以后各点依次标上1、2、3…用刻度尺测出对应下落高度尼、居、心…一、数据处理方法一：利用起始点和第刀点计算代入g力"和*说，如果在实验误差允许的情况下，gh=2伉,则验证了机械能守恒定律。方法二：任取两点计算(1)任取两点外、〃，测出力.個，算出詡朋;(2)•算出+说一扌诒的值;(3)在实验误差允许的情况下，若呂力.佔=£谥一*说，则验证了机械能守恒定律。方法三：图象法从纸带上

3、选取多个点，测量从第一点到其余各点的下落高度力，并计算各点速度的平方然后以为纵轴，以力为横轴，根据实验数据绘川£/一力图线。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定律。二、误差分析1.减小测量误差：一是测下落距离时都从0点量起，一次将各打点对应下落高度测量完，二是多测几次取平均值。2.误差来源：市于重物和纸带下落过程中要克服阻力做功，故动能的增加量卜区=訥必定稍小于重力势能的减少量△昭九，改进办法是调整器材的安装，尽可能地减小阻力。三、注意事项1.打点计时器要竖直：安装

4、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.重物密度要大：重物应选用质量大、体积小、密度大的材料。3.一先一后：应先接通电源，让打点计时器正常工作，后松开纸带让重物下落。4.测长度.，算速度：某时刻的瞬时速度的计算应用不能用％=何:或vn=gt来计算。题型一考查实验原理与实验操作【典例1】□Ep~*打点计时器-纸带i]电二铁夹巫锤如图甲为验证机械能守恒定律的实验装置示意图。现有的器材为：带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、天平。回答下列问题。(1)为完成此实验

5、，除了所给的器材，还需要的器材有O(填入正确选项前的字母)A.米尺B.秒表C.4〜6V的直流电源D.4〜6V的交流电源(2)下面列举了该实验的儿个操作步骤：A.按照图示的装置安装器件；B.将打点计时器接到电源的“直流输出”上;C.用天平测出重锤的质量；D.先接通电源，后释放纸带，打出一条纸带;E.测量纸带上某些点间的距离;A.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能其屮操作不当的步骤是。（3）实验屮误差产生的原因有.o（写出两个原因）（4）利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度自

6、的数值。根据打出的纸带，选取纸带上连续的五个点A.B、C、D、E,测出各点之间的距离如图乙所示。使用交流电的频率为f,则计算重锤下落的加速度的表达式日=-O（用刃、出、局、乂及f表示）乙【典例2】（1）在利用重锤做自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中，有关重锤的质量，下列说法正确的是（）A.应选用质塑较大的重锤，使重锤和纸带所受的重力远大于它们所受的阻力B.应选用质量较小的重锤，使重锤的惯性小一些，下落时更接近于自由落体运动C.不需要称量重锤的质量D.必须称量重锤的质量（2）在该实验屮，选定了一条较为

7、理想的纸带，如图所示，“0”为起始点，以后纸带上所打的各点依次记为1、2、3……,测得的山、曲、必……是重锤从开始运动到各时刻的位移。已知打点计时器的打点周期为7重锤质量为刃，重力加速度为g,则当打点计时器打点“4”时，重锤动能的表达式为；从“0”点到“4”点的过程屮重锤重力势能的减少量表达式为。题型二考查实验数据处理及误差分析一、数据处理1.求瞬时速度由公式可以计算出重物下落力I、力2、力严•的高度时对应的瞬时速度旳、血、必…2.守恒验证方法一：利用起始点。利用起始点和第〃点计算…代入gh和*盒如果

8、在实验误差允许的范围内，劭占,则机械能守恒定律得到验证。方法二：任取两点(1)任取两点久3测出加，求出g加。(2)求出久〃两点的瞬吋速度，求出*说一+说的值。(3)如果在实验误差允许的范闱内，说-詁,则机械能守恒定律得到验证。方法三：图象法。从纸带上选取多个点，测量从第一个点到其余各点的下落高度力，并计算各点速度的平方r,然后以£说为纵轴，以力为横轴，根据实验数据绘岀异_力图线。若在误差允许的范围内图象是一条过原点且斜率为呂的直线，则验证了