高考物理总复习 第21讲 实验：验证机械能守恒定律能力提升学案 新人教版必修2.doc

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1、第21讲实验：验证机械能守恒定律考点1实验原理的理解验证思路是比较mgh与的数量关系，操作上只需比较gh是否等于即可。1．实验目的学会用打点计时器验证机械能守恒定律的实验方法和技能。2．实验原理在物体自由下落的过程中，只有重力对物体做功，遵守机械能守恒定律，即重力势能的减少量等于动能的增加量．利用打点计时器在纸带上记录下物体自由下落的高度h，计算出即时速度v，便可验证物体重力势能的减少量△Ep＝mgh与物体的动能增加量ΔEk＝mv2/2是否相等，即验证gh是否等于v2/2．3．实验器材铁架台(带铁夹)、打点计

2、时器、重锤(带纸带夹子)、纸带几条、复写纸、导线、直尺、学生电源．若以重物下落过程中的某一点A为基准，设重物的质量为m，测出物体对应于A点的速度vA，再测出物体由A点下落△h后经过B点的速度vB，则在误差允许范围内，由计算得出，机械能守恒定律即被验证．【考题1】要确定物体的动能，需测出物体下落一定高度时的速度。根据已学过的知识，可有三种方法：(1)；(2)；(3)．你认为应选择哪种方法求解瞬时速度?请说明理由．【解析】第(1)种方法是根据机械能守恒定律得到的，而我们的目的是验证机械能守恒定律，显然不能用，根据

3、这一定律得到的结论再去验证之，因而不可取。第(2)种方法认为加速度为g，实际上，若物体的运动加速度为g，则物体的加速度必定守恒，故也同样犯了用机械能守恒去验证机械能守恒的错误。并且，由于各种摩擦阻力不可避免，所以实际下落加速度必将小于g，而下落高度h是直接测量的，这样将得到机械能增加的结论，有阻力作用机械能应是减小的，故这种方法也不能用。总之，本实验中速度看似有很多方法求得，但正确的只有一种，即从纸带上宜接求出物体实际下落的速度，而不能用理论值计算，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

4、或计算得到。【变式1—1】在“验证机械能守恒定律”的实验中，下列物理量中要用工具测量的有()，通过计算得到的有()．A.重锤的质量B．重力加速度C．重锤下落的高度D．与重锤下落高度对应的重锤瞬时速度考点2实验步骤的规范操作安装好实验器材后，务必先接通电源再释放纸带。(1)按图22—1把电火花计时器安装在铁架台上，用导线把电火花计时器与学生电源连接好。(2)把纸带的一端在重锤上用夹子固定好，另一端穿过计时器的限位孔，用手竖直提起纸带使重锤停靠在打点计时器附近。(3)先接通电源后松手，让重锤带着纸带自由下落。(4

5、)重复几次，得到3～5条打好点的纸带。(5)在打好点的纸带中挑选点迹清晰且第一、二两计时点间距离接近2mm的一条纸带，在起始点标上0，以后各点依次标上l，2，3，…，用刻度尺测出对应下落高度hl、h2、h3,…，(6)应用公式计算各点对应的即时速度v1、v2、v3、…(7)计算各点对应的势能减少量mghn和动能增量mv02/2，进行比较，并讨论如何减小误差．【考题2】某同学为验证机械能守恒定律设计了如下实验步骤：A．用天平称出重物的质量；B．把纸带固定到重物上，并把纸带穿过打点计时器，提升到一定高度；C．拆掉

6、导线，整理仪器；D．断开电源，调整纸带，重做两次；E．用秒表测出重物下落的时间；F．用毫米刻度尺测出计数点与起点的距离，记录数据，并计算出结果，得出结论；G．把打点计时器接到低压交流电源上；H．接通电源，释放纸带；I．把打点计时器接到低压直流电源上；J．把打点计时器固定到桌边的铁架台上．上述实验步骤中错误的是，可有可无的是，其余正确且必要的步骤按实验操作顺序排列是．(均只需填步骤的代号)【解析】上述实验步骤中错误的是E和I，因为实验中不需要测定时间，打点计时器应使用低压交流电源，打点时间间隔为0.02s，通过

7、计算点数，就可以知道时间。可有可无的实验步骤是A．其余正确且必要的步骤按实验操作顺序排列是．J、G、B、H、D、C、F．【答案】见解析．【变式2—1】验证机械能守恒定律实验装置已安装完毕，请完成如下实验操作：(1)将纸带穿过打点计时器的，纸带下端固定在重锤上，上端用手提住。(2)接通计时器电源，将纸带从状态释放。(3)更换纸带重复几次实验，并从打出的纸带中挑选第一、二点距离接近mm且点迹清楚的纸带进行测量。考点3实验注意事项及误差分析实验时纸带必须从静止状态释放，误差主要来源于测量方面。1．注意事项(1)打点

8、计时器安装要稳固，使打点计时器处在竖直平面内，并使两限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力。(2)实验中，需保持提纸带的手不动，待接通电源、打点计时器工作稳定后才松开纸带让重物下落。(3)过程开始和终结位置的选择实验用的纸带一般短于lm．从起始点开始大约能打出20个点。终结位置的点可选择倒数第一个点或倒数第二个点，从这一个点向前数4～6个点当作开始的点，可以减小这两个点瞬时速度及两点之间的距离(高度h