实验四验证机械能守恒定律考纲解读1.掌握验证机械能守恒定律的方法2.会用计算法或图象法处理实验数据.【知识要点】一实验原理与实验操作1.实验目的:2.实验原理3.实验器材4.实验步骤(1)安装器材:(2)打纸带(3)选纸带.5.实验结论二:规律方法总结1.误差分析(1)测量误差:减小测量误差的方法,一是测下落距离时都从0点量起,一次将各打点对应下落高度测量完,二是多测几次取平均值.(2)系统误差:由于重物和纸带下落过程中要克服阻力做功,故动能的增加量ΔEk=mv必定稍小于重力势能的减少量ΔEp=mghn,改进办法是调整安装的器材,尽可能地减小阻力.2.注意事项(1)打点计时器要竖直: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、密度大的材料.(3)应先接通电源,让打点计时器正常工作,后松开纸带让重物下落.(4)测长度,算速度:某时刻的瞬时速度的计算应用vn=,不能用vn=或vn=gt来计算.3.验证方案方案一:利用起始点和第n点计算代入mghn和mv,如果在实验误差允许的范围内,mghn和mv相等,则验证了机械能守恒定律.方案二:任取两点计算(1)任取两点A、B,测出hAB,算出mghAB.(2)算出mv-mv的值.(3)在实验误差允许的范围内,若mghAB=mv-mv,则验证了机械能守恒定律.方案三: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v2,然后以v2为纵轴,以h为横轴,根据实验数据作出v2-h图线.若在误差允许的范围内图线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.1【典型例题】例1利用图实验装置探究重物下落过程中动能与重力势能的转化问题.(1)实验操作步骤如下,请将步骤B补充完整:A.按实验要求安装好实验装置;B.使重物靠近打点计时器,接着先_____,后_____,打点计时器在纸带上打下一系列的点;C.图为一条符合实验要求的纸带,O点为打点计时器打下的第一个点.分别测出若干连续点A、B、C…与O点之间的距离h1、h2、h3….(2)已知打点计时器的打点周期为T,重物质量为m,重力加速度为g,结合实验中所测得的h1、h2、h3,可得重物下落到B点时的速度大小为_______,纸带从O点下落到B点的过程中,重物增加的动能为______,减少的重力势能为________.(3)取打下O点时重物的重力势能为零,计算出该重物下落不同高度h时所对应的动能Ek和重力势能Ep,建立坐标系,横轴表示h,纵轴表示Ek和Ep,根据数据在图中已绘出图线Ⅰ和图线Ⅱ.已求得图线Ⅰ斜率的绝对值k1=2.94J/m,请计算图线Ⅱ的斜率k2=________J/m(保留三位有效数字).重物和纸带下落过程中所受平均阻力与重物所受重力的比值为_______(用k1和k2表示).(4)通过对k1和k2的比较分析,可得到的结论是(只要求写出一条):_______________.例2如图所示的实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒.m2从高处由静止开始下落,m1上拖着的纸带打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律.如图7给出的是实验中获取的一条纸带:0是打下的第一个点,每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出),所用电源的频率为50Hz,计数点间的距离如图所示.已知m1=50g、m2=150g,则:(结果均保留两位有效数字)(1)在纸带上打下计数点5时的速度v5=______m/s;(2)在打下第0点到打下第5点的过程中系统动能的增量ΔEk=________J,系统势能的减少量ΔEp=______J;(取当地的重力加速度g=10m/s2)(3)若某同学作出v2-h图象如图8所示,则当地的重力加速度g=________m/s2.2【拓展训练】1.[实1.[实验操作]如图所示,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...