【2015年广东高考物理实验复习】实验6 验证机械能守恒定律.doc

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1、实验六　验证机械能守恒定律误差分析1．减小测量误差：一是测下落距离时都从0点量起，一次将各打点对应下落高度测量完，二是多测几次取平均值．2．误差来源：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＝mv必定稍小于重力势能的减少量ΔEp＝mghn，改进办法是调整器材的安装，尽可能地减小阻力．注意事项1．打点计时器要竖直：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以减少摩擦阻力．2．重物密度要大：重物应选用质量大、体积小、密度大的材料．3．一先一后：应先接通电源，让打点计时器正常工作，后松开纸带让重物下落．4．测长度，

2、算速度：某时刻的瞬时速度的计算应用vn＝，不能用vn＝或vn＝gt来计算.热点一　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1(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

3、排列顺序是________(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mv和mghn，在实验误差围看是否相等解析　(1)要验证从第2点到第6点之间的纸带对应重物的运动过程中机械能守恒，应测出第2点到第6点的距离h26，要计算第2点和第6点的速度v2和v6，必

4、须测出第1点到第3点之间的距离h13和第5点到第7点之间的距离h57，机械能守恒的表达式为mgh26＝mv－mv(2)实验操作顺序为ADBCEF.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＝mv－mv(2)ADBCEF【跟踪短训】1．利用图2实验装置探究重物下落过程中动能与重力势能的转化问题．图2(1)实验操作步骤如下，请将步骤B补充完整：A．按实验要求安装好实验装置；B．使重物靠近打点计时器，接着先________，后______

5、__，打点计时器在纸带上打下一系列的点；C．图3为一条符合实验要求的纸带，O点为打点计时器打下的第一点．分别测出若干连续点A、B、C……与O点之间的距离h1、h2、h3…….图3(2)已知打点计时器的打点周期为T，重物质量为m，重力加速度为g，结合实验中所测得的h1、h2、h3，可得重物下落到B点时的速度大小为________，纸带从O点下落到B点的过程中，重物增加的动能为________，减少的重力势能为________．(3)取打下O点时重物的重力势能为零，计算出该重物下落不同高度h时所对应的动能Ek和重力势能Ep，建立坐标系，横轴表示h

6、，纵轴表示Ek和Ep，根据以上数据在图4中绘出图线Ⅰ和图线Ⅱ.已求得图线Ⅰ斜率的绝对值k1＝2.94J/m，请计算图线Ⅱ的斜率k2＝________J/m(保留三位有效数字)．重物和纸带下落过程中所受平均阻力与重物所受重力的比值为________(用k1和k2表示)．图4(4)通过对k1和k2的比较分析，可得到的结论是(只要求写出一条)：____________________________________________________________________.解析　(3)对图线Ⅰ：Ep＝－mgh，即k1＝mg.对图线Ⅱ：Ek＝(

7、mg－Ff)h，即k2＝mg－Ff，所以Ff＝k1－k2，＝＝.答案　(1)接通电源　放开纸带　(2)　　mgh2　(3)2.80(2.73～2.87均可)　(k1用mg表示也可)　(4)k2小于k1，动能的增量小于重力势能的减少量．(其他结论合理的也可)热点二　实验数据的处理及误差分析【典例2】用如图5甲所示实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒．m2从高处由静止开始下落，m1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律．图乙给出的是实验中获取的一条纸带：0是打下的第一个点，每相邻两个计数点间还有4个点(图

8、中未标出)，计数点间的距离如图乙所示．已知m1＝50g、m2＝150g，则(g取10m/s2，结果保留两位有效数字)图5(1)在纸带上打下计数点5时的速度v5＝__