2019-2020年高考物理实验专题特训（6）验证机械能守恒定律

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1、2019-2020年高考物理实验专题特训（6）验证机械能守恒定律一、实验目的验证机械能守恒定律。二、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)。三、实验步骤及数据处理1．安装置：按图实-6-2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：将纸带的一端用夹予固定在重物上，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且打

2、点呈一条直线的一条纸带．4．数据处理：在起始点标上0，在以后各点依次标上l、2、3……用刻度尺测出对应下落高度h1、h2、h3……利用计算出点1、点2、点3、……的瞬时速度v1，v2、v3、……5．验证方法一：利用起始点和第n点计算．代入,如果在实验误差允许的条件下,则机械能守恒定律是正确的．方法二：任取两点计算.(1)任取两点A、B测出hAB，算出ghAB．(2)算出的值．(3)在实验误差允许的条件下，如果,则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。然后以为

3、纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出-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．四、注意事项1．打点计时器要稳定地固定在铁架台上，打点计时器平面与纸带限位孔调整在竖直方向，以减小摩擦阻力．2．重物要选用密度大、体积小的物体，这样可以减小空气阻力的影响，从而减小实验误差．3．实验中，需保持提纸带的手不动，且保证纸带竖直,待接通电源，打点计时器工作稳定后，再松开纸带．4．测下落高度时，要从第一个打点测起，并且各点对应下落高度要一次性测量完．5．可以不测出物体质量，只需验证。即可．6．速度不能用或计算，因为只

4、要认为加速度为g，机械能当然守恒，即相当于用机械能守恒定律验证机械能守恒定律，况且用计算出的速度比实际值大，会得出机械能增加的结论，而因为摩擦阻力的影响，机械能应该减小，所以速度应从纸带上直接测量计算．同样的道理，重物下落的高度h，也只能用刻度尺直接测量，而不能用计算得到．五、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△EK稍小于重力势能的减少量△EP，即△EK<△EP，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．本实验的另一个误差来源于长度的测量，属偶然

5、误差．减小误差的办法是测下落距离时都从第一点0量起，一次性将各打点对应的下落高度测量完，采用多次测量取平均值来减小误差．考点一　实验原理与操作[典例1]　在利用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中，电源的频率为50Hz，依次打出的点为0,1,2,3,4…n。则：图实61(1)如用第2点到第6点之间的纸带来验证，必须直接测量的物理量为________、________、________，必须计算出的物理量为________、________，验证的表达式为________________。(2)下列实验步骤操作合理的排列顺序是_______

6、_(填写步骤前面的字母)。A．将打点计时器竖直安装在铁架台上B．接通电源，再松开纸带，让重物自由下落C．取下纸带，更换新纸带(或将纸带翻个面)重新做实验D．将重物固定在纸带的一端，让纸带穿过打点计时器，用手提着纸带E．选择一条纸带，用刻度尺测出物体下落的高度h1，h2，h3…hn，计算出对应的瞬时速度v1，v2，v3…vnF．分别算出mvn2和mghn，在实验误差范围内看是否相等[答案]　(1)第2点到第6点之间的距离h26第1点到第3点之间的距离h13第5点到第7点之间的距离h57第2点的瞬时速度v2第6点的瞬时速度v6mgh26＝mv6

7、2－mv22(2)ADBCEF[考点总结·要点谨记]1.实验原理的理解[对应第(1)题]1.两种验证方法(1)利用起始点和第n点计算。代入ghn和，如果在实验误差允许的条件下，，则机械能守恒定律是正确的。(2)任取两点计算①任取两点A、B，测出hAB，算出ghAB。②算出的值。③在实验误差允许的条件下，如果，则机械能守恒定律是正确的。,2.不需要测量重物质量m。2.实验操作步骤[对应第(2)题]安装→穿纸带→打纸带→处理数据。考点二　数据处理与误差分析[典例2]　(xx·邹城联考)“验证机械能守恒定律”的实验装置如图实64所示采用重物自由下

8、落的方法：图实64(1)已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，当地的重力加速度g＝9.80m/s2，所用重物的质量为200g。实验中选取一条符合实验要求的纸带如图实65所示，O