實驗六驗證機械能守恒定律1.實驗目的驗證機械能守恒定律.2.實驗原理(如圖1所示)通過實驗，求出做自由落體運動物體的

和對應過程動能的增加量，在實驗誤差允許范圍內(nèi)，若二者相等，說明機械能守恒，從而驗證機械能守恒定律.圖1重力勢能的減少量實驗基礎(chǔ)知識3.實驗器材打點計時器、交流電源、紙帶、復寫紙、重物、

、鐵架臺(帶鐵夾)、導線.4.實驗步驟(1)安裝器材：將

固定在鐵架臺上，用導線將打點計時器與電源相連.(2)打紙帶用手豎直提起紙帶，使重物?？吭诖螯c計時器下方附近，先

，再

，讓重物自由下落，打點計時器就在紙帶上打出一系列的點，取下紙帶，換上新的紙帶重打幾條(3～5條)紙帶.刻度尺打點計時器接通電源松開紙帶(3)選紙帶：分兩種情況說明①若選第1點O到下落到某一點的過程，即用____________來驗證，應選點跡清晰，且第1、2兩點間距離接近_______的紙帶(電源頻率為50Hz).2mm5.實驗結(jié)論在

的范圍內(nèi)，自由落體運動過程機械能守恒.誤差允許1.誤差分析(1)測量誤差：減小測量誤差的方法，一是測下落距離時都從O點量起，一次將各打點對應下落高度測量完，二是多測幾次取平均值.小阻力實驗處理方法請在此輸入您的大標題請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本“4098萬請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本“請輸入您的小標題6最新文檔精品文檔2.注意事項(1)打點計時器要豎直：安裝打點計時器時要

架穩(wěn)，使其兩限位孔在同一豎直線上，以減少

.(2)重物應選用質(zhì)量大、體積小、密度大的材料.(3)應先接通電源，讓打點計時器正常工作，后松開紙帶讓重物下落.豎直摩擦阻力3.驗證方案方案二：任取兩點計算(1)任取兩點A、B，測出hAB，算出mghAB.方案三：圖象法從紙帶上選取多個點，測量從第一點到其余各點的下落高度h，并計算各點速度的平方v2，然后以

v2為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出

v2－h(huán)圖象.若在誤差允許的范圍內(nèi)圖象是一條過原點且斜率為

的直線，則驗證了機械能守恒定律.g請在此輸入您的大標題文本文本請在此輸入您的文本請在此輸入您的文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本10最新文檔精品文檔熱點一實驗原理與操作【典例1】

在利用自由落體運動驗證機械能守恒定律的實驗中,電源的頻率為50Hz，依次打出的點為0,1,2,3，4，…n.則:(1)如用第2點到第6點之間的紙帶來驗證，必須直接測量的物理量為__________________________、______________________、__________________________.必須計算出的物理量為__________________、_______________,驗證的表達式為_____________________.(2)下列實驗步驟操作合理的排列順序是____________(填寫步驟前面的字母)．A.將打點計時器豎直安裝在鐵架臺上B.接通電源，再松開紙帶，讓重物自由下落C.取下紙帶，更換新紙帶(或?qū)⒓垘Х瓊€面)重新做實驗D.將重物固定在紙帶的一端,讓紙帶穿過打點計時器,用手提著紙帶E.選擇一條紙帶，用刻度尺測出物體下落的高度h1，h2，h3…h(huán)n,計算出對應的瞬時速度v1，v2，v3…vnF.分別算出mvn2/2和mghn，在實驗誤差范圍內(nèi)看是否相等第2點到第6點間的距離h26第1點到第3點間的距離h13

第5點到第7點間的距離h57第2點的瞬時速度v2

第6點的瞬時速度v6

ADBCEF實驗中的幾個注意點規(guī)律方法熱點二實驗數(shù)據(jù)的處理及分析【典例2】

用如圖甲所示實驗裝置驗證m1、m2組成的系統(tǒng)機械能守恒．m2從高處由靜止開始下落，m1上拖著的紙帶打出一系列的點，對紙帶上的點跡進行測量，即可驗證機械能守恒定律．圖乙給出的是實驗中獲取的一條紙帶：0是打下的第一個點，每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點(圖中未標出)，計數(shù)點間的距離如圖乙所示．已知m1＝50g、m2＝150g，則(g取10m/s2，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(2)在打點0～5過程中系統(tǒng)動能的增加量ΔEk＝______J,系統(tǒng)勢能的減少量ΔEp＝________J,由此得出的結(jié)論是:_______________________.(1)在紙帶上打下計數(shù)點5時的速度v5＝________m/s；2.40.580.60在誤差允許的范圍內(nèi)，m1、m2組成的系統(tǒng)機械能守恒用哪兩點間的距離求計數(shù)點5的速度？這兩點時間間隔是多少？(3)若某同學作出的v2/2-h圖象如圖所示，則當?shù)氐膶嶋H重力加速度g＝________m/s2.9.7審題視點1.推導出圖線斜率的表達式.2.由表達式分析圖線斜率的意義.數(shù)據(jù)處理的方法規(guī)律方法探究高考命題視角

以本實驗為背景,通過改變實驗條件、實驗儀器設(shè)置題目.不脫離教材而又不拘泥教材，體現(xiàn)開放性、探究性、實驗方法的改進等特點．視角1實驗方案的改進①由系統(tǒng)動能、重力勢能的變化驗證機械能守恒.所用實驗器材：光電門、氣墊導軌．②通過小球自由落體運動的閃光照片驗證機械能守恒.視角2計算法數(shù)據(jù)處理例1

(2019·四川南充市第二次適應性考試)“驗證機械能守恒定律”的實驗裝置如圖2甲所示，圖乙為實驗所得的一條紙帶，在紙帶上選取了點跡清晰的連續(xù)7個點，若只測出了點4與點0之間的距離為h4以及點6與點0的距離為h6，已知打點周期為T，當?shù)刂亓铀俣葹間.(以下的三個結(jié)論均由題中所給符號表示)圖2(1)打點5時重物的速度v＝________；類型1

教材原型實驗(2)由已知條件從理論上計算點5到點0的距離h5＝____________；解析

h6－h(huán)4＝h45＋h56，而h56－h(huán)45＝gT2，(3)若打點0時重物的速度為零，則要驗證從點0到點5間重物下落過程中機械能守恒的等式為________________________.變式1

(2019·湖北宜昌市四月調(diào)研)用落體法驗證機械能守恒定律，打出如圖3甲所示的一條紙帶.已知打點計時器工作頻率為50Hz.(1)根據(jù)紙帶所給數(shù)據(jù)，打下C點時重物的速度為________m/s(結(jié)果保留三位有效數(shù)字).圖32.25(2)某同學選用兩個形狀相同、質(zhì)量不同的重物a和b進行實驗，測得幾組數(shù)據(jù)，畫出

－h(huán)圖象，并求出圖線的斜率k，如圖乙所示，由圖象可知a的質(zhì)量m1________(選填“大于”或“小于”)b的質(zhì)量m2.大于b的斜率小，知b的質(zhì)量小，所以a的質(zhì)量m1大于b的質(zhì)量m2.(3)通過分析發(fā)現(xiàn)造成k2值偏小的原因是實驗中存在各種阻力，已知實驗所用重物的質(zhì)量m2＝

0.052kg，當?shù)刂亓铀俣萭＝9.78m/s2，求出重物所受的平均阻力Ff＝________N.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)解析

m2＝0.052kg，k2＝9.18，解得Ff＝m2(g－k2)＝0.052×(9.78－9.18)N≈0.031N.0.031創(chuàng)新1

實驗裝置的創(chuàng)新例2

(2019·福建福州市期末)為了驗證矩形線框自由下落過程中上、下邊經(jīng)過光電門時機械能是否守恒，使用了如圖4所示的實驗裝置，已知矩形線框用直徑為d的圓形材料做成.某次實驗中矩形線框下邊和上邊先后經(jīng)過光電門的擋光時間分別為t1和t2.(1)為完成該實驗，還需通過操作測量相應的物理量是________.A.用天平測出矩形線框的質(zhì)量mB.用刻度尺測出矩形線框下邊離光電門的高度hC.用刻度尺測出矩形線框上、下邊之間的距離LD.用秒表測出線框上、下邊通過光電門的時間間隔Δt圖4C類型2

實驗拓展創(chuàng)新解析根據(jù)機械能守恒的表達式，可知不需要測量其質(zhì)量，故A錯誤；實驗中需要測量過程中重力勢能的減小量，因此需要測量矩形線框上、下邊之間的距離L，不需要測量釋放時其下邊離光電門的高度h，故B錯誤，C正確；根據(jù)機械能守恒定律的表達式，可知不需要測量線框上、下邊通過光電門的時間間隔Δt，故D錯誤.(2)如果滿足關(guān)系式________________(請用測量的物理量和已知量來表示，重力加速度為g)，則自由下落過程中線框的機械能守恒.變式2

(2020·廣東茂名市第一次綜合測試)某實驗小組的同學在做驗證機械能守恒定律的實驗，實驗裝置如圖5甲所示，接下來該小組的同學完成了如下的操作：圖5(1)先利用10分度的游標卡尺測出了小球的直徑，其示數(shù)如圖乙所示，該示數(shù)為________cm；1.22解析游標卡尺的主尺刻度讀數(shù)為12mm，游標尺刻度讀數(shù)為0.1×2mm＝0.2mm，則小球的直徑d＝12.2mm＝1.22cm(2)將該小球由光電門1的正上方無初速度釋放，先后通過光電門1、2，通過電腦顯示的時間分別為Δt1＝5×10－3s、Δt2＝4×10－3s，若小球通過兩光電門1、2的速度分別用v1、v2表示，由以上數(shù)據(jù)可知v2＝________m/s；3.05(3)該小組的同學測出兩光電門之間的距離為h，重力加速度用g表示，若小球的機械能守恒，則需要驗證的關(guān)系式為________________.(用題中所給字母表示)2gh＝v22－v12創(chuàng)新2

實驗方案的創(chuàng)新遮光片兩條長邊與導軌垂直，導軌上B點有一光電門，可以測量遮光片經(jīng)過光電門時的擋光時間t，用d表示A點到光電門B處的距離，b表示遮光片的寬度，將遮光片通過光電門的平均速度看作滑塊通過B點時的瞬時速度v，實驗時滑塊在A處由靜止開始運動.圖6例3

(2019·四川資陽市一診)利用氣墊導軌“驗證機械能守恒定律”，實驗裝置如圖6甲所示，水平桌面上固定一傾斜的氣墊導軌，導軌上A點處有一帶長方形遮光片的滑塊，其總質(zhì)量為M，左端由跨過輕質(zhì)光滑定滑輪的細繩與一質(zhì)量為m的小球相連；(1)某次實驗測得傾角θ＝30°，重力加速度用g表示，滑塊從A處到達B處時m和M組成的系統(tǒng)動能增加量可表示為ΔEk＝________________，系統(tǒng)的重力勢能減少量可表示為ΔEp＝________，在誤差允許的范圍內(nèi)，若ΔEk＝ΔEp，則可認為系統(tǒng)的機械能守恒；(用題中所給字母表示)(2)按上述實驗方法，某同學改變A、B間的距離，得到滑塊到B點時對應的速度，作出v2－d圖象如圖乙所示，并測得M＝m，則重力加速度g＝________m/s2.解得g＝9.6m/s2.9.6變式3用如圖7甲所示的實驗裝置驗證m1、m2組成的系統(tǒng)機械能守恒.m2從高處由靜止開始下落，m1上拖著的紙帶打出一系列的點，對紙帶上的點跡進行測量，即可驗證機械能守恒定律.圖乙給出的是實驗中獲取的一條紙帶，0是打下的第一個點，每相鄰兩計數(shù)點間還有4個點(圖中未標出)，所用電源的頻率為50Hz.已知m1＝50g、m2＝150g.則：(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)圖7(1)在紙帶上打下計數(shù)點5時的速度v5＝________m/s；2.4請在此輸入您的大標題請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本請輸入文本38最新文檔精品文檔(2)在打下0點到打下計數(shù)點5的過程中系統(tǒng)動能的增加量ΔEk＝________J，系統(tǒng)重力勢能的減少量ΔEp＝________J；(當?shù)氐闹亓铀俣萭取10m/s2)0.580.609.7解得g＝9.7m/s2.先用米尺測得B、C兩點間距離s，再用帶有遮光片的滑塊壓縮彈簧到某位置A，然后由靜止釋放，計時器顯示遮光片從B到C所用的時間t，用米尺測量A、O之間的距離x.圖8(1)計算滑塊離開彈簧時速度大小的表達式是v＝______.解析

(1)滑塊離開彈簧后的運動可視為勻速運動，故可以用BC段的平均速度表示滑塊離開彈簧時的速度，例4

(2019·湖北荊州市四月質(zhì)檢)用如圖8所示的裝置測量彈簧的彈性勢能.將彈簧放置在水平氣墊導軌上，左端固定，右端在O點；在O點右側(cè)的B、C位置各安裝一個光電門，計時器(圖中未畫出)與兩個光電門相連.類型3實驗拓展——探究彈簧的彈性勢能(2)為求出彈簧的彈性勢能，還需要測量________.(填字母序號)A.彈簧原長B.當?shù)刂亓铀俣菴.滑塊(含遮光片)的質(zhì)量C解析

彈簧的彈性勢能等于滑塊增加的動能，故應求解滑塊的動能，根據(jù)動能表達式可知，應測量滑塊(含遮光片)的質(zhì)量，故選C.(3)若氣墊導軌左端比右端略高，彈性勢能的測量值與真實值比較將________.(填字母序號)A.偏大

B.偏小

C.相等A解析

若氣墊導軌左端比右端略高，導致通過