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1、（讲练测）2017年高考物理一轮复习专题25验证机械能守恒定律（讲）（含解析）专题25 验证机械能守恒定律（讲）1从近几年高考来看，关于功和功率的考查，多以选择题的形式出现，有时与电流及电磁感应相结合命题2功和能的关系一直是高考的“重中之重”，是高考的热点和重点，涉及这部分内容的考题不但题型全、分量重，而且还经常有压轴题，考查最多的是动能定理和机械能守恒定律，且多数题目是与牛顿运动定律、平抛运动、圆周运动以及电磁学等知识相结合的综合性试题3动能定理及能量守恒定律仍将是高考考查的重点高考题注重与生产、生活、科技相结合，将对相关知识的考查放在一些与实际问题相结合的情境中去，能力要求不会降低1掌握验
2、证机械能守恒定律的方法2会用图象法处理实验数据以达到验证目的基本实验要求1实验目的验证机械能守恒定律2实验原理通过实验，求出做自由落体运动物体的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3实验器材打点计时器、电源、纸带、复写纸、重物、刻度尺、铁架台（附铁夹）、导线两根4实验步骤（1）根据实验原理图安装仪器（2）将纸带固定在重物上，让纸带穿过打点计时器的限位孔（3）用手提着纸带，让重物靠近打点计时器并处于静止状态，然后接通电源，松开纸带，让重物自由落下，纸带上打下一系列小点（4）从几条打下点的纸带中挑选出点迹清晰的纸带进行测量，Ekmv，Epmgd
3、n，vn（5）计算对比Ep与Ek5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规律方法总结1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，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）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Ekmv必定稍小于重力势能的减少量Epmghn，改进办法是调整器材的安装，尽可能地减小阻力2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内，以减少摩擦阻力（2）重物应选用质量大、体积小、密度大的材料（3）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、（4）测长度，算速度：某时刻的瞬时速度的计算应用vn，不能用vn或vngt来计算3验证方案方案一：利用起点和第n点：验证ghnv方案二：任取较远两点A、B：验证ghABvv典型案例利用图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（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_，打点计时器在纸带上打下一系列的点；（填“放开纸带”或“接通电源”）C下图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个点，O点与第2点的距离约为2mm，分别测出若干连续点A、B、C与O点之间的距离hA、hB、hCOABCDEF（2）验证机械能是
5、否守恒时，两点间的时间间隔为T，重力加速度为g，|Ep|表示O点至C点过程重物重力势能减少量，Ek表示O点至C点过程重物动能的增加量，实验中计算C点的速度，甲同学用来计算，可以推断|Ep|_Ek（填“”或“=”或“”或“=”或“”或“=”或“”）。其中_同学的计算方法更符合实验要求。【答案】（1）接通电源，放开纸带（2）、= 、乙【名师点睛】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内以减少摩擦阻力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，算速度：某时刻的瞬时速度的
6、计算应用vn，不能用vn或vngt来计算针对练习1某活动小组利用图示装置验证机械能守恒定律。钢球自由下落过程中，先后通过光电门1、2，计时装置测出钢球通过1、2的时间分别为、，用钢球通过光电门的平均速度表示钢球通过光电门的瞬时速度，测出两光电门间的距离为，当地的重力加速度为。（1）用20分度的游标卡尺测量钢球的直径，读数如图所示，钢球直径。（2）要验证钢球经过两个光电门的过程中机械能守恒，则需要验证的等式为（用、D和表示）。（3）用钢球通过光电门的平均速度表示钢球球心通过光电门的瞬时速度，由此产生的误差（填“能”或“不能”）通过增加实验次数减小。【答案】（1）（2）（3）不能（3）根据匀变速直
7、线运动的规律得钢球通过光电门的平均速度等于这个过程中中间时刻速度，所以钢球通过光电门的平均速度小于钢球球心通过光电门的瞬时速度，由此产生的误差不能通过增加实验次数减小。【名师点睛】对于基本测量仪器如游标卡尺、螺旋测微器等要了解其原理，正确使用这些基本仪器进行有关测量；无论采用什么样的方法来验证机械能守恒，明确其实验原理都是解决问题的关键，同时在处理数据时，要灵活应用所学运动学的基本规律。针对练习2用图示装置测量重锤的质量，在定滑轮两侧分别挂上重锤和n块质量均为m0的铁片，重锤下端贴一遮光片，铁架台上安装有光电门调整重锤的高度，使其从适当的位置由静止开始下落，读出遮光片通过光电门的挡光时间t0；
8、从定滑轮左侧依次取下1块铁片放到右侧重锤上，让重锤每次都从同一位置由静止开始下落，计时器记录的挡光时间分别为t1、t2，计算出t02、t12（1）挡光时间为t0时，重锤的加速度为a0从左侧取下i块铁片置于右侧重锤上时，对应的挡光时间为ti，重锤的加速度为ai则=_（结果用t0和ti表示）（2）作出的图线是一条直线，直线的斜率为k，则重锤的质量M=_（3）若重锤的质量约为300g，为使实验测量数据合理，铁片质量m0比较恰当的取值是A1g B5g C40g D100g第题图遮光片光电门接计时器【答案】 （5分）（1） （2分）（2） （2分） （3） C （1分）（3）重锤的质量约为300g，为了使重锤的加速度不至于太大，或把铁片取下放到重锤上时，加速度产生明显的变化，则铁片的质量不能太小，也不能太大，所以1g、5g和100g都不适合，故C正确故选：C 【名师点睛】本题主要考查了验证机械能守恒定律。属于中等难度的题目。当时间较短时，可以用平均速度代替瞬时速度，求出重锤到达光电门的速度，再根据匀加速直线运动位移速度公式联立方程求解。- 6 - / 6
