2010高三物理高考精品讲练系列学案：实验（2）验证机械能守恒定律

实验 2:验证机械能守恒定律【例 1】在验证机械能守恒定律的实验中,有位同学按以下步骤进行实验操作:A.用天平称出重锤和夹子的质量B.固定好打点计时器,将连着重锤的纸带穿过限位孔,用手提住,且让手尽量靠近打点计时器C.松开纸带,接通电源,开始打点.并如此重复多次,以得到几条打点纸带D.取下纸带,挑选点迹清晰的纸带,记下起始点 O,在距离 O 点较近处选择几个连续计数点（或计时点）,并计算出各点的速度值E.测出各点到 O 点的距离,即得到重锤下落高度F.计算出 mghn和221nmv,看两者是否相等在以上步骤中 ,不必要的步骤是 ;有错误或不妥的步骤是 （填写代表字母）;更正情况是:① ,② ,③ ,④ .答案 A BCDF①B 中手应抓住纸带末端;②C 中先接通电源,再松开纸带;③D 中应选取离 O 点较远的点;④F 中应计算 ghn和21 vn2.【例 2】某同学在做“验证机械能守恒定律”的实验时,不慎将一条选择好的纸带的前面部分损坏了,剩下部分纸带上各点间的距离,他测出并标在纸带上,如图实所示.已知打点计时器的周期是 0.02 s,重力加速度为 9.8 m/s2.用心 爱心 专心（1）利用纸带说明重锤（质量为 m）通过对应于 2、5 两点过程中机械能守恒.（2）说明为什么得到的结果是重锤重力势能的减小量 ΔEp稍大于重锤动能的增加量 ΔEk?答案 （1）重锤在对应 2、5 两点时的速度分别为v2=02.0210)18.380.2(2 m/s=1.495 m/sv 5=02.0210)30.494.3(2 m/s=2.06 m/s则重锤在 2、5 两点对应过程的动能增加量为 Ek = Ek5-Ek2=21 mv52-21 mv22=21 m（v52-v22）=1.004m J而重锤在该过程中下落的距离为 h=（3.18+3.56+3.94）×10-2 m=10.68×10-2 m则重锤在该过程减少的重力势能为 Ep=mg· h=1.047m J在允许的实验误差范围内可以认为 Ek= Ep,即机械能守恒.（2）因重锤拖着纸带下落时,空气阻力和打点计时器的阻力做功而使重锤的机械能有损失【例 3】如图实乙所示,将包有白纸的圆柱棒替代纸带和重物,蘸有颜料的毛笔固定在马达上并随之转动,使之替代打点计时器,当烧断挂圆柱棒的线后,圆柱棒竖直自由落下,毛笔就在圆柱棒白纸上画出记号,如图甲所示,测得记号之间的距离依次为 26 mm、42 mm、58 mm、74 mm、90 mm、106 mm,已知马达铭牌上有“1 440 r/min”字样,请说明如何由此验证机械能守恒.答案 其方法如下:① 由马达铭牌“1 440 r/min”算出毛笔画的线距的时间间隔为 T=s4401601 n...