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1、 实验创新设计 训练高效提能 第五章 机械能及其守恒定律 高考总复习 物理 菜 单 考点核心突破 基础要点整合 实验六 验证机械能守恒定律 实验创新设计 训练高效提能 第五章 机械能及其守恒定律 高考总复习 物理 菜 单 考点核心突破 基础要点整合 基础要点整合 【实验目的】 验证机械能守恒定律 【实验原理】 1 在 只有重力做功的自由落体运动中，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 动能的增加量为12m 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 实验创新设计 训练高效提能 第五章 机械能
2、及其守恒定律 高考总复习 物理 菜 单 考点核心突破 基础要点整合 2 计算打第 n 个点速度的方法：测出第 n 个点与相邻前后点间的距离 x n 和 x n 1 ，由公式 v n x n x n 12 T或 v nh n 1 h n 12 图实 1 所示 图实 1 实验创新设计 训练高效提能 第五章 机械能及其守恒定律 高考总复习 物理 菜 单 考点核心突破 基础要点整合 【 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 ) 【 实验过程 】 一 、 实验步骤 1 安装置：按图实 2所示将检查 、 调整好的
3、打点计时器竖直固定在铁架台上 ， 接好电路 实验创新设计 训练高效提能 第五章 机械能及其守恒定律 高考总复习 物理 菜 单 考点核心突破 基础要点整合 2 打纸带： 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 3次 5次实验 图实 2 实验创新设计 训练高效提能 第五章 机械能及其守恒定律 高考总复习 物理 菜 单 考点核心突破 基础要点整合 3 选纸带： 分两种情况说明 (1) 用12m 选点迹清晰，且 1 、 2 两点间距离小于或接近 2 纸带若
4、 1 、 2 两点间的距离大于 2 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 (2) 用12m 2m h 验证时，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，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 实验创新设计 训练高效提能 第五章 机械能及其守恒定律 高考总复习 物理 菜 单 考点核心突破 基础要点整合 二、数据处理 方法一：利用起始点和第 n 点计算，代入 果在实验误差允许的条件下， 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 、 B ，测出
5、 出 (2) 算 出122 实验创新设计 训练高效提能 第五章 机械能及其守恒定律 高考总复习 物理 菜 单 考点核心突破 基础要点整合 (3) 在实验误差允许的条件下，若 22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12 h 为横轴，根据实验数据绘出12h 图线若在误差允许 的范围内图象是一条过原点且斜率为 g 的直线，则验证了机械能守恒定律 实验创新设计 训练高效提能 第五章 机械能及其守恒定律 高考总复习 物理 菜 单 考点核心突破 基础要点整合 【 误差分析 】 1 本实验中因重物和纸带在下落过程中要克服各
6、种阻力 (空气阻力 、 打点计时器阻力 )做功 ， 故动能的增加量 即 属于系统误差 改进的办法是调整器材的安装 ， 尽可能地减小阻力 2 本实验的另一个误差来源于长度的测量 ， 属偶然误差 减小误差的方法是测下落距离时都从 0点量起 ，一次将各打点对应的下落高度测量完 ， 或者多次测量取平均值 实验创新设计 训练高效提能 第五章 机械能及其守恒定律 高考总复习 物理 菜 单 考点核心突破 基础要点整合 【注意事项】 1 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、体积小的物体 3 应先接通电源，让 打点计时器正常工作后，再松开纸带让重物下落
7、 4 测量下落高度时，为了减小测量值 h 的相对误差，选取的各个计数点要离起始点远一些，纸带也不易过长，有效长度可在 60 80 间 5 不需测出 物体质量，只需验证12 实验创新设计 训练高效提能 第五章 机械能及其守恒定律 高考总复习 物理 菜 单 考点核心突破 基础要点整合 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 50 依次打出的点为 0、 1、2、 3、 4 图实 3 考点核心突破 考点一 实验原理与操作 实验创新设计 训练高效提能 第五章 机械能及其守恒定律 高考总复习 物理 菜 单 考点核心突破 基础要点整合 (1)如用第 2点到第 6点之间的纸带来验证 ，
8、 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 实验创新设计 训练高效提能 第五章 机械能及其守恒定律 高考总复习 物理 菜 单 考点核心突破 基础要点整合 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、算出对应的瞬时速度 分别算出12m mg 实验误差范围内看是
9、否相等 实验创新设计 训练高效提能 第五章 机械能及其守恒定律 高考总复习 物理 菜 单 考点核心突破 基础要点整合 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 计算第 2 点和第 6 点的速度 须测出第 1 点到第 3 点之间的距离 点 到第 7 点之间的距离 械能守恒的表达式为 2m 2m ) 实验操作顺序为 实验创新设计 训练高效提能 第五章 机械能及其守恒定律 高考总复习 物理 菜 单 考点核心突破 基础要点整合 答案 (1) 第 2 点到第 6 点之间的距离 点到第 3 点之间的距离 点到第 7 点之间的距
10、离 点的瞬时速度 点的瞬时速度 2m 2m )C 实验创新设计 训练高效提能 第五章 机械能及其守恒定律 高考总复习 物理 菜 单 考点核心突破 基础要点整合 点评 计算速度时应根据 “ 匀变速直线运动中某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度 ” 进行求解 ， 而不能用 v 实验创新设计 训练高效提能 第五章 机械能及其守恒定律 高考总复习 物理 菜 单 考点核心突破 基础要点整合 考点二 实验数据的处理与误差分析 在 “ 验证机械能守恒定律 ” 的实验中 ， 某同学利用图实 4甲中器材进行实验 ， 正确地完成实验操作后 ， 得到一条点迹清晰的纸带 ， 如图乙所示 在实验数据处理中 ， 某
11、同学取 A、 已知打点计时器每隔 图中测量结果记录在下面的表格中 实验创新设计 训练高效提能 第五章 机械能及其守恒定律 高考总复习 物理 菜 单 考点核心突破 基础要点整合 甲 乙 图实 4 实验创新设计 训练高效提能 第五章 机械能及其守恒定律 高考总复习 物理 菜 单 考点核心突破 基础要点整合 (1)观察纸带 ， 可知连接重物的夹子应夹在纸带的_端 (选填 “ 左 ” 或 “ 右 ” )； (2)将表格中未填项目填写完整； 项目 x1/点瞬时速度 /(ms 1) x2/点瞬时速度/(ms 1) A、 据 实验创新设计 训练高效提能 第五章 机械能及其守恒定律 高考总复习 物理 菜 单
12、考点核心突破 基础要点整合 (3)若重物和夹子的总质量为 0.6 那么在 动能的增加量为 _ J， 重力势能的减少量为 _ J. (4)实验中误差产生的原因有 _ _.(写出两个原因即可 ) 解析 (1)重物刚开始运动 ， 速度较小 ， 点迹比较密集 ， 故夹子应夹在纸带的左端 实验创新设计 训练高效提能 第五章 机械能及其守恒定律 高考总复习 物理 菜 单 考点核心突破 基础要点整合 答案 (1)左 (2)3)4)见解析 (2) v B x 22 T m/ s. (3) 在 动过程中，动能的增加量为 E k 12m 12m ；重力势能的减少量 E p B . (4) 空气阻力；纸带受到打点计时器的阻力作用；用米尺测量纸带上点的位置时读数有误差 ( 任选其二 )
