2021版高考物理一轮复习第五章机械能及其守恒定律6实验六验证机械能守恒定律学案.doc

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1、实验六　验证机械能守恒定律一、实验目的验证机械能守恒定律．二、实验原理通过实验，求出做自由落体运动物体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．三、实验器材打点计时器、电源、纸带、复写纸、重物(带夹子)、刻度尺、铁架台(带铁夹)、导线．四、实验步骤1．安装置：按实验原理图将检查、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：将纸带的一端用夹子固定在重物上，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.

2、更换纸带重复做3～5次实验．3．选纸带(1)用mgh＝mv2来验证，应选点迹清晰且1、2两点间距离小于或接近2mm的纸带.(2)用mv－mv＝mgΔh验证时，只要A、B之间的点迹清晰即可选用．五、实验结论在误差允许的范围内，自由落体运动过程机械能守恒．六、误差分析1．测量误差：减小测量误差的方法，一是测下落距离时都从0点量起，用刻度尺一次将所打各点对应的下落高度测量完，二是多测几次取平均值．2．系统误差：由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ΔEk＝mv14必定稍小于重力势能的减少量ΔEp＝mghn，改进办法是调整安装的器材

3、，尽可能地减小阻力.七、注意事项1．安装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．应选用质量大、体积小、密度大的重物．3．应先接通电源，让打点计时器正常工作后，再松开纸带让重物下落．4．测重物下落的高度h应用刻度尺直接测量，计算某时刻的瞬时速度时应用vn＝，不能用vn＝或vn＝gt来计算.　实验原理和实验操作[学生用书P107]【典题例析】(2017·高考天津卷)如图所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律．(1)对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的

4、是________．A．重物选用质量和密度较大的金属锤B．两限位孔在同一竖直面内上下对正C．精确测量出重物的质量D．用手托稳重物，接通电源后，撤手释放重物(2)某实验小组利用上述装置将打点计时器接到50Hz的交流电源上，按正确操作得到了一条完整的纸带，由于纸带较长，图中有部分未画出，如图所示．纸带上各点是打点计时器打出的计时点，其中O点为纸带上打出的第一个点．重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出，利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有________．A．OA、AD和EG的长度　B．OC、BC和CD的长度C．BD、CF和EG

5、的长度D．AC、BD和EG的长度14[解析]　(1)选用质量和密度较大的金属锤、限位孔对正都可以降低摩擦阻力对实验结果造成的误差，A、B正确；动能与重力势能表达式中都含有质量m，可以约去，故不需要测量出质量m的具体数值，C错误；重物下落之前应该用手拉住纸带上端而不是用手托住重物，D错误．(2)测出BC和CD的长度就可以计算出打下C点时的速度vC，再测出OC的长度，就可验证mghOC＝mv是否成立，所以B正确；测出BD、EG的长度可计算出打下C、F两点时的速度vC和vF，再测出CF的长度，就可验证mghCF＝mv－mv是否成立，所以C正确．[

6、答案]　(1)AB　(2)BC(2020·湖北荆门龙泉中学联考)如图甲所示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、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，除了所给的器材，还需要的器材是________．　A．刻度尺　　　　　　B．停表C．多用电表D．交流电源(2)下面列举了该实验的几个操作步骤，其中操作不当的步骤是________.A．用天平测出重锤的质量B．按照图示的装置安装器件C．先释放纸带，后接通电源D．测量纸带上某些点间的距离(3)利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的

7、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．使用的交流电的频率为f，则计算重锤下落的加速度的表达式为a＝________(用x1、x2、x3、x4及f表示).解析：(1)为完成此实验，除了所给的器材外，测量需要刻度尺，打点计时器需要用交流电源．(2)该实验不需要测量重锤的质量；应先接通电源，后释放纸带．故选A、C.14(3)由Δx＝aT2得：a＝＝.答案：(1)AD　(2)AC(3)　数据处理和误差分析[学生用书P108]【典题例析】利用图1　　　图1装置做“验证机械能守恒定律”实验．(1)

8、为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的________．A．动能变化量与势能变化量B．速度变化量与势能变化量C．速度变化量与高度变化量(2)除带夹子的重物、纸带