高考物理一轮复习 第五章 实验五 验证机械能守恒定律讲义（含解析）-人教版高三物理试题VIP免费

验证机械能守恒定律一、实验目的验证机械能守恒定律。二、实验器材铁架台(含铁夹)、打点计时器、学生电源(交流4～6V)、纸带(数条)、复写纸、导线、毫米刻度尺、重物(带纸带夹)。突破点(一)实验原理与操作[例1]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50Hz，依次打出的点为0,1,2,3,4，…，n。则：(1)如用第2点到第6点之间的纸带来验证，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，h2，h3，…，hn，计算出对应的瞬时速度v1，v2，v3，…，vnF．分别算出mvn2和mghn，在实验误差允许的范围内看是否相等[答案](1)第2点到第6点之间的距离h26第1点到第3点之间的距离h13第5点到第7点之间的距离h57第2点的瞬时速度v2第6点的瞬时速度v6mgh26＝mv62－mv22(2)ADBCEF[由题引知·要点谨记]1.实验原理的理解[对应第1题]1两种验证方法①利用起始点和第n点计算。代入ghn和vn2，如果在实验误差允许的条件下，ghn＝vn2，则能验证机械能守恒定律。②任取两点计算a.任取两点A、B，测出hAB，算出ghAB。b.算出vB2－vA2的值。c.在实验误差允许的条件下，如果ghAB＝vB2－vA2，则能验证机械能守恒定律。2不需要测量物体质量m。[集训冲关]1．(2018·扬州期末)某同学利用“实验图示记心中”所示装置做“验证机械能守恒定律”实验。(1)关于这一实验，下列说法中正确的是________。A．打点计时器应接直流电源B．应先释放纸带，后接通电源打点C．需使用秒表测出重物下落的时间D．测出纸带上两点迹间的距离，可知重物相应的下落高度(2)该同学通过打点后得到一条纸带如图所示，O点为重物自由下落时纸带打点的起点，另选取连续的三个点为计数点A、B、C，各计数点与O点的距离分别为s1、s2、s3，相邻计数点时间间隔为T，当地重力加速度为g，重物质量为m，从开始下落到打下B点的过程中，重物动能的增量表达式ΔEk＝______________，重物重力势能减少量表达式ΔEp＝____________。(用题中字母表示)(3)经计算发现重物动能增加量略小于重力势能减少量，其主要原因是________。A．重物的质量过大B．重物的体积过小C．重物及纸带在下落时受到阻力D．电源的电压偏低(4)为了减小实验误差请提出一条合理性建议：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)打点计时器应接交流电源，故A错误。开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后再释放重物，让它带着纸带一同落下，如果先放开纸带让重物下落，再接通打点计时器的电源，由于重物运动较快，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大的误差，故B错误。我们可以通过打点计时器计算时间，不需要秒表，故C错误。测出纸带上两点迹间的距离，可知重物相应的下落高度，故D正确。(2)打B点时重物的速度vB＝，故重物动能的增量表达式ΔEk＝mvB2－0＝，重物重力势能减少量表达式ΔEp＝mgs2。(3)实验中发现重物增加的动能略小于减少的重力势能，其主要原因是重物下落时受到阻力作用，使得部分重力势能转化为内能，故选C。(4)为减少实验误差，可选用密度大的材料做重物或使打点计时器的两个限位孔的连线竖直。答案：(1)D(2)mgs2(3)C(4)选用密度大的材料做重物或使打点计时器的两个限位孔的连线竖直2．(2019·盐城模拟)小明利用“实验图示记心中”所示装置“验证机械能守恒定律”。(1)实验中，为减少空气阻力对实验的影响，下列操作可行的是________。A．选用质量大、体积小的重物B．打点计时器两限位孔在同一竖直线上C．释放前手应提纸带上端并使纸带竖直D．重物下落过程中手始终提住纸带的上端(2)小明...