高考物理考前指导验证机械能守恒定律

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1、2013年高考物理考前指导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ni,下落力高度时的速度为◎贝g势能的减少12卩12卩12I—mvmgh=—mvgh=—量为哗/2,动能的增加量为2。如果2即2,就验证了机械能守恒定律。3.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计算打笫刀个点瞬时速度的方法是：测岀笫刃个点的相Vf=V2t邻前后两段相等吋间卩内下落的距离百和暫+1,由公式vvJ"—”2丁

2、或"2T算出，如图所示。【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。2.先用手提起纸带，使重物静止在靠近计吋器的地方。3.接通电源，松开纸带，讣重物占由下落，这样计数器就在纸带上打下一系列点。4.重复以上步骤，多做几次。5.从已打出的纸带中，选出第一、二点间的距离接近2mm并且点迹清晰的纸带进行SIJ量。6.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0的距离,这些距离就是物体运动到点1、2、3、4、…时下落的高度

3、人、仏、%、尽、7.利用公式2分别求出物体在打下点2、3、4、…时瞬时速度片、冬、旳、吟8.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mgh?、mgh^mgh4>再算ill物体运动到点2.3.4.…增加的动能1?19191919加卩]、—加叫、—mv^j—mv.j2_2■2,根据机械能守恒定律比较2-与尬肌,2-与加劝3,—mv42[2与加劝4…，结果是否一致。【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Z间距离接近2rnni的纸带，这样一条纸带记录的运动才接近自山落体

4、运动。2.纸带的处理：在第1点上标出0,并从稍靠后的某一点开始，依次标出1、2、3、4…v=九+1一也并最出各点到位置。点的距离人、每、仏、九、……再利用公式"2T计算出各点对应的瞬时速度叫、叫、「3、比、……计算各点对应的重力势能的减少量加0%和动能的增加量12—fnvn2,并进行比较看是否相等。22#v__h也町以2为纵轴，以力为横轴，根据实验数据绘出2图彖，若图彖是过原点的直线,则可验证机械能导怛定律，其斜率等于烽数据处理的另一思路：选取点迹清晰的一条纸带，如图，选取$、財两个位置作为过程的1==开始和终结位置，量出

5、册之间距离®M,求出〃点速度2&,〃点速度J2AZ，比lmv2_1^2较重力势能的减少吨/加与动能的增加空M2B是否相等，从而验证机械能是否守恒。b—£—4ABCKMN【误差分析】1.实际上重物和纸带下落过程屮要克服阻力（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，这是属于系统谋差，减少空气阻力影响产住的方法是：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，弓I起打点时间间隔变化阳产生误差；（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

6、擦，造成实验误差;（3）打点吋的阻力对■纸带的运动性质有影响，这也属于系统误差。1.由于测长度带来的误差属偶然误差，减少办法是测距离时都应从。点量起，二是多测几次取平均值。【注意事项】1.安装打点计时器时，必须使两纸带限位孔在同一竖肓线上，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。12,—mv4.因通过比较加g"与2是否相等来验证机械能守恒，故不需测

7、重物质最。[2013高考突破】1.（9分）在“验证机械能守恒定律”的实验小，下列物理量中需要用工具测量的有（）;通过计算得到的冇（）A.重锤的质量B.重力加速度C.垂锤下落的高度D.与•重锤下落高度对应的重锤瞬吋速度【解析】重锤下落的高度从纸带上用竜米刻度尺测壘•某点速度由公式八=丰二或出.【答案】CD2.（9分）在验证机械能守恒定律的实验中有关重锤质量，下列说法中正确的是（）A.应选用密度和质量较大的重锤，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，便重锤的惯性小一些，下落时更接近于口由落体运动C

8、.不盂要称量锤的质量D.必须称量重锤的质量，而且要估读到O.Olg【解析】本实验依据的原理是重锤自由下落验证机械能守恒定律，因此重锤的密度和质壘应取得大一些，以便系统所受的阻力和重锤的重力相比可以忽略不计，以保证重锤做自由落体运动.本实验不需要测出重锤的质量，实验只需要验证gh=vc2就行了.【答案】A