《高考物理总复习配套课件：实验六：验证机械能守恒定律》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理总复习配套课件：实验六：验证机械能守恒定律（25页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、实验六：验证机械能守恒定律,1实验目的：验证机械能守恒定律,故只需借助打点计时器，通过纸带测出重物某时刻的下落高度,h 和该时刻的瞬时速度 v，即可验证机械能是否守恒,测定第 n 点的瞬时速度的方法：测出第 n 点相邻的前、后,图 S6-1,3实验器材：铁架台(带铁夹)、打点计时器、重锤(带纸带 夹子)、纸带若干、复写纸片、导线、刻度尺和学生电源,4实验步骤,(1)安装、准备：按如图 S6-2 装置把打点计时器安装在铁架 台上，用导线把打点计时器与学生电源连接好把纸带的一端 用夹子固定在重物上，另一端穿过计时器限位孔，用手竖直提 起纸带使重物停靠在打点计时器附件,(2)打纸带：先接通电源，后释
2、放纸带，让重物带着纸带自 由下落，这样计时器就在纸带上打下了一系列点，更换纸带重 复上述步骤做 35 次实验,用 mv2mgh来验证时，应选点迹清晰，且1、2两点,(3)选纸带：分两种情况来说明,间距离小于或接近 2 mm 的纸带若 1、2 两点间的距离大于 2 mm，这是由于先释放纸带，后接通电源造成的这样，第 1个点就不是运动的起始点了，这样的纸带不能选,处理纸带时，应选择适当的点作为基准点，这样纸带上打出的 第 1、2 两点间的距离是否为 2 mm 就无关紧要了，所以只要后 面的点迹清晰就可选用,图 S6-2,【自主检测】,1(2013 年广东六校联考)在用落体法“验证机械能守恒定 律”
3、的实验中，根据电磁打点计时器打出的纸带如图 S6-3 所示 (1)选取纸带上打出的连续五个点 A、B、C、D、E，测出A 点距起点 O 的距离为 x0，点 A、C 间的距离为 x1，点 C、E 间 的距离为 x2，交流电的周期为 T，则根据这些条件计算重锤下 落的加速度 a 的表达式为：a_；打 C 点时重锤的速 度 vC_.,图 S6-3,(2)在实验中发现，重锤减少的重力势能总是大于重锤增加 的动能，其原因主要是因为在重锤下落过程中存在着阻力的作 用，我们可以通过该实验装置测定该阻力的大小若已知当地 重力加速度为 g，还需要测量的物理量是_(写出名称和 符号 ) ，重锤在下落过程中受到的平
4、均阻力的大小 f _.,热点 1,基本实验操作和数据处理,【例 1】(2013 年增城一模)在验证机械能守恒定律实验中：,(1)关于本实验的叙述中，正确的有(,),A需用天平测出重锤的质量 B验证机械能是否守恒必须先确定重力势能的参考平面 C打点计时器用四节干电池串联而成的电池组作为电源 D打点计时器安装时要使两限孔位于同一竖直线上并安 装稳定，以减少纸带下落过程中的阻力,(2)验证机械能是否守恒时，实验中计算某一点的速度，甲,_同学的计算方法更符合实验要求 (3)本实验中引起误差的主要原因是_ _.,(4)丙同学按照正确的操作，纸带如图 S6-4 所示其中 O 是起始点，A、B、C 是打点计
5、时器连续打下的 3 个点该同学 用毫米刻度尺测量O到A、B、C各点的距离，并记录在图中(单 位：cm),图 S6-4,这三个数据中不符合读数要求的是_ ，应记作 _cm. 重锤下落过程中的实际加速度 a _ m/s2.(结果保留两位有效数字),解析：(1)因为我们是比较mgh、 mv2的大小关系，故m可,思路导引：实验中若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的 点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸 带运动的速度从功能关系的角度知道实验存在的误差,约去比较，不需要用天平故 A 错误验证机械能守恒不需要 先确定重力势能的参考平面，故 B 错误；打点计时器使用交流 电源，故 C 错误；打
6、点计时器安装时要使两限孔位于同一竖直 线上并安装稳定，以减少纸带下落过程中的受到阻力，故 D 正 确,(2)在验证机械能守恒的实验中，由于存在阻力物体实际下 落的加速度小于重力加速度，所以不应当用重力加速度 g 来表 示某位置的速度，根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于 该过程中的平均速度，可以求出打纸带上点时小车的瞬时速度 大小，所以乙同学的计算方法更符合实验要求,(3)本实验中引起误差的主要原因是重锤下落过程中存在,着阻力作用,(4)毫米刻度尺测量长度，要求估读即读到最小刻度的下一 位这三个数据中不符合有效数字读数要求的是 15.7，应记作 15.70 cm，根据hgT2 将h(15.7
7、012.42) cm(12.429.51) cm，T0.02 s， 带入解得 g9.3 m/s2. 答案：(1)D (2)乙 (3)重锤下落过程中存在着阻力作用,(4)h3,15.70,9.3,拓展提升：(1)本题属于对实验原理的直接考查，应准确掌 握实验的目的及实验原理分析需要记录的内容，在学习中绝不 能死记硬背(2)纸带问题的处理是力学实验中常见的问题，若 纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距利用匀变速直线运 动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的速度,【触类旁通】,1(2014 年广州一模)“验证机械能守恒定律”的实验中 如图 S6-5 甲所示是打点计时器打出的一条纸带，选取其中 连续
8、的计时点标为 A、B、CG、H、I，对 BH 段进行研究,图 S6-5,重力加速度为g，为完成实验，要比较 与_(用字,(1)已知打点计时器电源频率为 50 Hz，则纸带上打相邻两,点的时间间隔为_,(2)用刻度尺测量距离时如图乙所示，读出 A、C 两点间距 为_cm，B 点对应的速度 vB_m/s.(结果保 留三位有效数字),(3)若 H 点对应的速度为 vH，重物下落的高度为 hBH，当地,母表示)大小,答案：(1)0.02 s,1.35(1.331.36 均可),(2)5.40(5.335.43 均可),热点 2,创新实验,【例 2】(2013 年新课标卷)某同学利用下述装置对轻质 弹簧
9、的弹性势能进行探究：一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上， 弹簧左端固定，右端与一小球接触而不固连；弹簧处于原长时， 小球恰好桌面边缘，如图 S6-6 甲所示向左推小球，使弹簧压 缩一段距离后由静止释放；小球离开桌面后落到水平地面通 过测量和计算可求得弹簧被压缩后的弹性势能,甲,乙,S6-6,回答下列问题：,(1)本实验中可认为，弹簧被压缩后的弹性势能 Ep 与小球抛 出时的动能 Ek 相等已知重力加速度大小为 g.为求得 Ek，至少 需要测量下列物理量中的_(填正确选项),A小球的质量,B小球抛出点到落地点的水平距离 s C桌面到地面的高度 h D弹簧的压缩量x E弹簧原长 l0,(2)用所选取的
10、测量量和已知量表示 Ek，Ek_. (3)图乙中的直线是实验测量得到的 sx 图线从理论上 可推出，如果 h 不变，m 增加，sx 图线的斜率会_(填 “增大”“减小”或“不变”)如果 m 不变，h 增加，sx 图线的斜率会_(填“增大”“减小”或“不变”)由图 乙中给出的直线关系和 Ek 的表达式可知，Ep 与x 的_次方 成正比,思路导引：本题主要考查弹性势能的探究和平抛运动的相 关知识，意在考查学生灵活应用知识解决问题的能力,解析：(1)利用平抛运动规律，测量出平抛运动的初速度 v.,测量小球抛出点到落地点的水平距离 s，桌面到地面的高度 h. 根据动能公式，为求得 Ek，还需要测量小球
11、的质量m，所以正 确选项是 ABC.,(3)弹簧的压缩量x 越大，弹性势能越大，小球抛出时的动 能越大，所以 s 与x 成正比如果 h 不变，m 增加，sx图 象斜率会减小如果 m 不变，h 增加，sx 图象斜率会增大,所以弹簧被压缩后的弹性势能 Ep 与x 的二次方成正比,答案：(1)ABC (2),mgs2 4h,(3)减小 增大 2,方法技巧：解答此类题要利用相关物理规律列出方程，再 结合题给图象进行解答,【触类旁通】 2(2013 年江门高三模拟)某实验小组利用光电计时器验证 物块沿斜面下滑过程中机械能守恒，实验装置如图 S6-7 甲所示 让物块从斜面顶端滑下，若测得物块在通过 A、B 光电门时的 速度为 v1 和 v2，A、B 之间的距离为 L，斜面的倾角为，重力 加速度为 g.,甲,乙,图 S6-7,(1)图乙表示用螺旋测微器测量物块上遮光板的宽度 d，由,此读出 d_ mm.,(2)若实验数据满足关系式_，则验,证了物块沿该斜面下滑过程中机械能守恒,(3) 本 实 验 的 误 差 主 要 来 源 于 斜 面 对 物 块 的 _而造成物块机械能的损失,答案：(1)5.700(5.6985.702 均可),(3)摩擦力做负功,
