《2016版《3年高考2年模拟课标物理》高考大一轮复习（课件+练习）第五章 机械能及其守恒定律第6讲 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《2016版《3年高考2年模拟课标物理》高考大一轮复习（课件+练习）第五章 机械能及其守恒定律第6讲 实验六_验证机械能守恒定律（23页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、知识梳理 重难突破 栏目索引 实验目的 利用自由落体运动验证只有重力作用下的物体机械能守恒。 实验原理 知识梳理 物体的重力势能和动能互相转化 ,但 总的机械能保持不变。若物体某时刻瞬时速度为 v,下落高度为 h,则重力势 能的减少量为 能的增加量为 它们在实验误差允许的范围内 是否相等 ,若相等则验证了机械能守恒定律。 12知识梳理 重难突破 栏目索引 测出第 , 由公式 或 算出 ,如图所示。 实验器材 铁架台 (含铁夹 ),打点计时器 ,学生电源 ,纸带 ,复写纸 ,导线 ,毫米刻度尺 ,重物 (带纸带夹 )。 实验步骤 12 112知识梳理 重难突破 栏目索引 按图将检查、调整好的打点
2、计时器竖直固定在铁架台上 ,接好电 路。 知识梳理 重难突破 栏目索引 将纸带的一端用夹子固定在重物上 ,另一端穿过打点计时器的限 位孔用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方。先接通电源 ,后 松开纸带 ,让重物带着纸带自由下落。 更换纸带重复做 35次实验。 知识梳理 重难突破 栏目索引 分两种情况说明 (1)用 m =应选点迹清晰 ,且 1、 2两点间距离小于或接近 2 1、 2两点间的距离大于 2 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。 (2)用 m - m =由于重力势能的相对性 ,处理纸带时 ,选择 适当的点为基准点
3、,这样纸带上打出的第 1、 2两点间的距离是否为 2 无关紧要了 ,所以只要后面的点迹清晰就可选用。 数据处理 方法一 :利用起始点和第 入 ,如果在实验误差允许的 12 22 2重难突破 栏目索引 条件下 , 相等 ,则验证了机械能守恒定律。 方法二 :任取两点计算 (1)任取两点 A、 出 (2)算出 - 的值。 (3)在实验误差允许的条件下 ,若 - ,则验证了机械能守恒定律。 方法三 :图象法。从纸带上选取多个点 ,测量从第一点到其余各点的下落高 度 h,并计算各点速度的平方 后以 以 根据实验数据 绘出 在误差允许的范围内图线是一条过原点且斜率为 直线 ,则验证了机械能守恒定律。 1
4、2 22 22 2重难突破 栏目索引 误差分析 空气阻力、打点 计时器与纸带间的摩擦阻力 )做功 ,故动能的增加量 减少量 生这一结果的原因是纸带与限位孔的摩擦阻力和空气阻 力的影响。 知识梳理 重难突破 栏目索引 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 一段距离后由静止释放 ,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
5、小球质量及图中各量之间的关系 ; 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。 知识梳理 重难突破 栏目索引 答案 滑块的质量 动 解析 图甲中 ,弹簧的弹性势能转化为小球的动能 m ,此后小球做 平抛运动 ,有 x=h= 以 ;图乙中 ,弹簧的弹性势能转化为滑块 的动能 m ,此后滑块在气垫导轨上做匀速直线运动 ,由测速装置可以测出滑块的速度 ,用天平称量滑块的质量 ,即可求出弹簧的弹性势能。 24040重难突破 栏目索引 典例 1 用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。实验所用的电源为 学生电源 ,输出电
6、压为 6 锤从高处由静止开 始下落 ,打点计时器在重锤拖着的纸带上打出一系列的点 ,对纸带上的点痕 进行测量 ,即可验证机械能守恒定律。 (1)下面列举了该实验的几个操作步骤 : 流输出”上 ; 后释放纸带 ,打出一条纸带 ; 一、实验原理及误差分析 重难突破 知识梳理 重难突破 栏目索引 动能。 其中没有必要进行的步骤是 ,操作不当的步骤是 。 (2)利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度 据打出的纸 带 ,选取纸带上的连续的五个点 A、 B、 C、 D、 E,测出各点之间的距离如 图所示。使用交流电的频率为 f,则计算重锤下落的加速度的表达式 a= 。 (用 知识梳理 重难突破 栏目索引
7、(3)在验证机械能守恒定律的实验中发现 ,重锤减小的重力势能总是大于重 锤增加的动能 ,其主要原因是重锤和纸带下落过程中存在阻力作用 ,可以通 过该实验装置测阻力的大小。若已知当地重力加速度为 g,还需要测量的 物理量是 。试用这些物理量和纸带上的数据符号表示重锤 和纸带在下落的过程中受到的平均阻力大小 。 解析 (1)本实验验证 点计时器必 须接交流电源。 (2)求加速度 a= = 123 4 2 124x x x 23 4 2 1()4x x x x f? 知识梳理 重难突破 栏目索引 (3)由 Ff=m(m,只要再测出重锤的 质量 f。 答案 (1)C B (2) (3)重锤质量 m m
8、 23 4 2 1()4x x x x f? 23 4 2 1()4x x x x f? 23 4 2 1()4x x x x f? 知识梳理 重难突破 栏目索引 二、实验数据的处理 典例 2 在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中 ,使质量为 m=打点计时器在纸带上打出一系列的点 ,选取一条符合实验要求的纸带如图所示。 A、 B、 已知打点计时器每隔 当地的重力加速度为 g=m/么 : (1)根据图中所得的数据 ,应取图中 点来验证机械能守恒定 律 ; 知识梳理 重难突破 栏目索引 (2)从 1)问中所取的点 ,重物重力势能的减少量 J,动能 增加量 J(结果取三位有效数字 ); (3)若测出纸带上所有各点到 根据纸带算出各点的速度 重物下落的高度 h,则以 为纵轴 ,以 。 22重难突破 栏目索引 = m/s=m/s, m = J=。 (3)由机械能守恒定律有 得 = 答案 (1)B (2) (3)A 2 1 0 1 5 1 02 0 12 2212 22 (1)要想验证机械能守恒 ,首先要求出重物下落到某一位置时的速 度 , 直接求出 ,故选从 点来验证机械能守恒。 (2)由题意可得 ,Ep= 2
