江苏省桃州中学2013高考物理一轮复习 5.5 实验 验证机械能守恒定律导学案 新人教版必修1.doc

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1、必修12013届桃州中学高三物理导学案第五章机械能【课题】§5.5实验验证机械能守恒定律学习目标】1.掌握实验的原理、器材、步骤和注意事项．2.会分析实验误差的来源．【知识梳理】【实验目的】学会用打点计时器验证机械能守恒定律的方法和技能【实验原理】在只有重力做功的自由落体运动中，物体的重力势能和动能可以互相转化，但总的机械能守恒，利用打点计时器在纸带上记录下物体自由下落的高度h及计算出瞬时速度v，从而验证物体在自由下落过程中，重力势能的减少量△Ep=mgh与物体动能的增加量△Ek=mv2/2相等．速度的测量

2、：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．【实验器材】①电火花计时器(或电磁打点计时器)；②重物及纸带；③铁架台、复夹、烧瓶夹；④电源．【实验步骤】(1)按图装置竖直架稳计时器．(2)将长约1米的纸带用小夹子固定在重物上后穿过打点计时器，用手提着纸带，使重物静止在靠近打点计时器的地方．(3)先接通电源，待计时器工作后，松开纸带，让重物自由下落，计时器就在纸带上打下一系列的点．(4)换几条纸带，重做上面的实验．(5)在取下的纸带中挑选点迹清楚的纸带进行测量，先记下第一点0的位置，再任意取

3、五个点1、2、3、4、5，用刻度尺测出距0点的相应距离．(6)用公式v=(hn＋1－hn－1)/2t计算出各点对应的瞬时速度v1、v2、v3……(7)计算各点对应的势能减少量mghn和动能增加量mv2/2进行比较．【注意的问题】(1)实验中打点计时器的安装，两纸带限位孔必须在同一竖直线上，以减小摩擦阻力．(2)实验时，必须先接通电源，让打点计时器工作正常后再松开纸带让重锤下落．(3)打点计时器必须接50Hz交流电源．(4)手提纸带上端，释放纸带时，保证重锤下落的初速度为零，并且纸带上打出的第一个点是清晰的一

4、个小点．23(5)为减小测量h值的相对误差，选取的各个记数点要离起始点远些．纸带也不宜过长，约40cm即可．(6)选取的纸带最好使第1、2两点间的距离接近2mm并且点迹清晰．因为打点计时器每隔0.02s打一次点，自由落体运动在最初0.02s内下落的距离2mm，所以，纸带第1、2两点间的距离接近2mm，意味着纸带是在打第1个点的瞬间开始下落．(7)因验证的是ghn,是否等于υ2/2n，不需要知道动能的具体数值，故无需测量重锤的质量m.【数据处理及误差分析】(1)由于测量长度带来的误差属于偶然误差，减小办法：一

5、是测距离时都应从刻度清晰的某点量起；二是多测几次取平均值；三是用图象法处理数据．(2)本实验中关于速度的求解，只能从纸带上直接求出物体实际下落的速度，而不能用理论值计算；高度h只能用刻度尺直接测量．(3)实际上重锤和纸带在下落过程中要克服阻力(主要是打点计时器的阻力)做功，故动能的增加量△Ek必定稍小于势能的减少量△Ep，这是属于系统误差．【典型例题】【例题1】(2010·新课标全国)图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

6、：(1)为完成此实验，除了所给的器材，还需要的器材有________．(填入正确选项前的字母)A．米尺　　　　　　　　B．秒表C．0～12V的直流电源D．0～12V的交流电源(2)实验中误差产生的原因有________．(写出两个原因)【例题2】用自由落体法验证机械能守恒定律的实验中：(1)运用公式＝mgh对实验条件的要求是______________，为此，所选择的纸带第1、2两点间的距离应接近______________．(2)若实验中所用重物的质量m＝1kg.打点纸带如图所示，打点时间间隔为0.02s

7、，则记录B点时，重物速度vB＝________，重物动能Ek＝________，从开始下落起至B点时重物的重力势能减少量是________，由此可得出的结论是________．(3)根据纸带算出相关各点的速度v，量出下落距离h，则以为纵轴、以h为横轴画出的图象应是如下图中的(　　)【例题3】(2011·广州模拟)23在研究弹簧的弹性势能与弹簧长度改变量的关系的实验中，弹簧长度的改变量可以利用刻度尺直接测量得到，而弹性势能的大小只能通过物理原理来间接测量．现有两组同学分别按图甲(让钢球向左压缩弹簧一段距离后由

8、静止释放，使钢球沿水平方向射出桌面)和图乙(让滑块向左压缩弹簧一段距离后由静上释放，使滑块在气垫导轨上向右运动，通过相应的测量仪器可以测出滑块脱离弹簧后的速度)两组不同的测量方案进行测量．请写出图甲方案中弹性势能与小球质量及图中各量之间的关系Ep＝_______；图乙方案中除了从仪器上得到滑块脱离弹簧后的速度外还要直接测量的量为______；两种方案的共同点都是将弹性势能的测量转化为对_______能的测量．【能