高中物理 实验六验证机械能守恒定律解析 VIP免费

实验六验证机械能守恒定律基础知识（一）实验目的验证机械能守恒定律.（二）实验原理只有重力做功的自由落体运动遵守机械能守恒定律，即物体的重力势能的减小量等于动能的增加量.利用打点计时器在纸带上记录下物体自由下落的高度h，计算出瞬时速度v，即可验证物体在自由下落过程中，重力势能的减小量ΔEp=mgh与物体动能的增加量ΔEk=mv2相等.测定各点的瞬时速度的方法是，物体做匀变速直线运动在某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度.（三）实验器材铁架台（带铁夹）、电磁打点计时器、重锤（带纸带的夹子）、纸带、复写纸片、导线、刻度尺、低压交流电源.（四）实验步骤（1）按下图装置把打点计时器固定在支架上，并用导线将打点计时器接在4～6V的交流电源上.（2）将大约0.5m长的纸带用小夹子固定在重锤上后穿过打点计时器，用手提着纸带，使重物静止在靠近打点计时器的地方.（3）接通电源，松开纸带，让重物自由下落，计时器就在纸带上打下一系列的点.（4）换上新的纸带，重做几次上面的实验.（5）在取下的纸带中挑选第一、第二两点间距离接近2mm且点迹清楚的纸带进行测量.先记下第一点O的位置，再任意取几个连续点1、2、3、4、5，用刻度尺测出距O点的相应的下落高度h1、h2、h3……等.如图所示.（6）用公式vn=计算出各点对应的瞬时速度v1，v2，v3，…（7）计算各点对应的重力势能减小量mghn和动能增加量mvn2进行比较.第二关：技法关解读高考解题技法一、实验注意事项技法讲解1.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，以减少重物带着纸带下落时所受到的阻碍作用.2.实验时，应先接通电源，待打点计时器工作正常后再松开纸带让重物下落.3.纸带的选取：第一个点为计时起点，起点速度为零.即选择第一、二两点间距离接近2mm且点迹清晰的纸带进行测量.4.不需要测出物体的质量，只需要验证vn2/2=ghn就行了.典例剖析例1在“验证机械能守恒定律”的实验中，需要特别注意的有（）A.称出重锤的质量B.手提纸带，先接通电源再松开纸带让重物落下C.取下纸带，可不考虑前面较密集的点，选某个清晰的点作为起始运动点处理纸带，验证mgh=mv2公式D.必须选取第1、2点间距离接近2mm的纸带，从第1点起处理纸带，验证mgh=mv2解析：由于本实验利用mgh=mv2来验证机械能守恒定律，两边质量能约掉，故不需测质量，A项错.实验时要先接通电源后松开纸带，保证打第一个点时纸带速度为零，B项对.由h=gt2=×9.8×（0.02）2m=0.002m=2mm，纸带第一、二两点间的距离接近2mm，意味着纸带是在打第一个点的瞬间开始下落的，D项正确C项错.答案：D二、误差的来源及分析技法讲解1.本实验中因重物和纸带在下落的过程中要克服阻力做功，故动能的增加量ΔEk一定略小于重力势能的减少量，这是不可避免的，属于系统误差.改进的办法只能调整器材的安装，尽可能地减少阻力.2.本实验的另一误差来源于长度的测量，属于偶然误差.可以通过改进长度测定方法，把每个计数点的位置均以测定到第一个点的距离来确定或者多次测量取平均值来减小误差.典例剖析例2下列关于“验证机械能守恒定律”实验的实验误差的说法中，正确的是（）A.重锤质量的称量不准会造成较大误差B.重锤质量选用得大些，有利于减小误差C.重锤质量选用得较小些，有利于减小误差D.纸带下落和打点不能同步会造成较大误差解析：在“验证机械能守恒定律”实验中，只需比较ghn与vn2/2的值即可验证机械能守恒定律是否成立，与重锤质量无关，因此，选项A错误.若将重锤质量选得大些，则在重锤下落过程中，空气阻力可忽略不计，有利于减小误差，所以，选项B正确，选项C错误.纸带下落与打点不同步纸带先下落而后打点.此时，纸带上最初两点的点迹间隔较正常时略大，用此纸带进行数据处理，其结果是重锤在打第一个点时就有了初动能，因此重锤动能的增量比重锤重力势能的减少量大.打点稳定后再松开纸带让重缍下落是正规操作.选B.答案：B第三关：训练关笑对高考随堂训练1.利用重锤下落验证机械能守恒定律的实验中，下面叙述正确的是（）A.应该用天平称出物体的质量B.应该选用点迹清晰，特别是第一点没有拉成长条的纸带C.操作时应在接通电源的同时放开纸带...