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1、实验六 验证机械能守恒定律,一、实验目的 通过实验验证机械能守恒定律 二、实验原理 如图1所示，质量为m的物体从O点自由下落，以地面作为零重力势能面，如果忽略空气阻力，下落过程中任意两点A和B的机械能守恒，,图1,三、实验器材 打点计时器、低压交流电源、带有铁夹的铁架台、纸带、复写纸、带夹子的重物、刻度尺、导线两根,六、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种阻力(如空气阻力、打点计时器阻力)做功，故动能的增加量Ek稍小于重力势能的减少量Ep，即EkEp，这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办法是测
2、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来减小误差,七、注意事项 1打点计时器要稳定的固定在铁架台上，其平面与纸带限位孔调整在竖直方向，以减小摩擦阻力 2应选用质量和密度较大的重物，增大重力可使阻力的影响相对减小，增大密度可以减小体积，可使空气阻力减小 3实验中，需保持提纸带的手不动，且保证纸带竖直，待接通电源，打点计时器工作稳定后，再松开纸带 4测下落高度时，要从第一个打点测起，并且各点对应的下落高度要一次测量完,例1 某实验小组在做“验证机械能守恒定律”实验中，提出了如图3所示的甲、乙两种方案：甲方案为用自由落体运动进行实验，乙方案为用小车在斜面上下滑
3、进行实验,图3,(1)组内同学对两种方案进行了深入的讨论分析，最终确定了一个大家认为误差相对较小的方案，你认为该小组选择的方案是_，理由是_ _.,(2)若该小组采用图甲的装置打出了一条纸带如图4所示，相邻两点之间的时间间隔为0.02 s，请根据纸带计算出B点的速度大小为_m/s.(结果保留三位有效数字),图4,(3)该小组内同学根据纸带算出了相应点的速度，作出v2h图线如图5所示，请根据图线计算出当地的重力加速度g_m/s2.(结果保留两位有效数字),图5,答案 (1)见解析 (2)1.37 (3)9.75,例2 为了测定木块与木板之间的动摩擦因数，利用现有的器材：木板、木块、弹簧测力计、刻
4、度尺、秒表、沙桶与沙如图6所示，有人设计了下面三种实验方案：(1)设法使木板静止，增减右面沙桶内的沙，使木块在木板上匀速运动，并测出木块、沙与沙桶的重力；(2)用手拉弹簧测力计保持其静止、水平，然后用力F拉木板向左运动，并读出弹簧测力计的示数，称出木块的重力；(3)把木板倾斜一定角度且固定，让木块从木板顶端由静止释放，使木块加速滑到底端，并测出下滑时间及相应各长度,17.力学设计性实验的处理方法,图6,1如果这三个实验的操作正确无误，测动摩擦因数最准确而且最简单的实验方案是_ 2试从实验原理上对每个方案作出简要分析和评价 方案(1)_， 方案(2) _， 方案(3) _.,解析 本题目中已经给
5、出了三个实验方案，需要选择合适的实验方案，可根据安全、可行、准确、方便的四个“基本原则”来选择 (1)安全：在三个方案中都不存在安全问题； (2)可行：根据题目中给出的器材，方案(1)中保证木板静止，用弹簧测力计测量木块、沙桶与沙的重力都能做到，可是要想保证木块在木板上匀速运动就比较困难了,答案 1.(2) 2.木块匀速不易调节和判断 滑动摩擦力的大小，可直接从弹簧测力计读出，与木板运动性质无关 时间、长度的测量都会产生误差，且测量过程和步骤较多,方法提炼 1设计性实验题目的解决步骤 (1)找原型：把教材中的实验原型或者相关的物理理论知识在头脑中完整、准确地重现出来； (2)找差别：将实验中所
6、给器材与实验原型中器材进行对比，看一下少了什么器材或什么器材的量程不满足要求，再看一下“多”给了什么器材，注意“多”给的器材往往就是解决问题的金钥匙；,(3)定原理：实验设计的关键在于实验原理的设计，它是进行实验的依据和起点，它决定了应选用(或还需要)哪些实验器材，应测量哪些物理量，如何编排实验步骤，而实验原理的设计又往往依赖于所提供的实验器材(条件)和实验要求，它们相辅相成，互为条件； (4)定方案：根据与原型实验对比的结果和确定的实验原理与器材，确定需要测量的物理量，来确定实验方案与步骤,2选择设计性实验方案的四个“基本原则” (1)安全：必须做到安全第一，包括实验操作人员的安全和所用实验
7、器材的安全，人员的安全是第一位的，然后再去考虑实验器材的安全； (2)可行：在保证安全的前提下，所选用的实验方案应有可操作性； (3)准确：考虑选用合适的实验方案，使测量的结果更准确，得出的结论更科学、合理； (4)方便：在保证准确的前提下，再考虑怎样操作更方便,跟踪训练 (2015湖北百校联考)“验证机械能守恒定律”的实验装置可以采用图7所示的甲或乙方案来进行,图7,(1)比较这两种方案，_(填“甲”或“乙”)方案较好 (2)该同学开始实验时情形如图丙所示，接通电源释放纸带请指出该同学在实验操作中存在的两处明显错误或不当的地方：_；_. (3)该实验中得到一条纸带，且测得每两个计数点间的距离如图7丁中所示已知相邻两个计数点之间的时间间隔T0.1 s则物体运动的加速度a_；该纸带是采用_(填“甲”或“乙”)实验方案得到的,【答案】(1)甲 (2)打点计时器接了直流电源 重物离打点计时器太远 (3)4.8 m/s2 乙 【解析】由saT2，利用逐差法得到物体运动的加速度a4.8 m/s2.若用自由落体实验测得物体运动的加速度a应该接近10 m/s2，所以该纸带是采用“乙”实验方案得到的,
