高考物理一轮 （考纲自主研读+命题探究+高考全程解密） 第5讲实验四 验证机械能守恒定律（含解析） 新人教版VIP专享VIP免费

第5讲实验四验证机械能守恒定律,误差分析1．减小测量误差：办法：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．误差来源：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必定稍小于势能的减少量ΔEp＝mghn，改进办法是调整器材的安装，尽可能地减小阻力．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．重物密度要大：重物应选用质量大、体积小、密度大的材料．3．一先一后：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．热点一实验器材的选择及误差分析【典例1】“”做验证机械能守恒定律实验，完成下列问题：(1)从下列器材中选出实验时所用的器材(填写编号)________．A．打点计时器(包括纸带)B．重锤C．天平D．毫米刻度尺E．秒表F．运动小车(2)打点计时器的安装要求________；开始打点计时的时候，应先________，然后________．(3)计算时对所选用的纸带要求是________．(4)实验中产生系统误差的主要原因是________，使重锤获得的动能往往________．为减小误差，悬挂在纸带下的重锤应选择______________________．解析(1)选出的器材有：打点计时器(包括纸带)、重锤、毫米刻度尺，编号分别为：A、B、D.注意因mgh＝mv2，m可约去，故不需要用天平测重锤的质量．(2)打点计时器安装时，两个限位孔在同一竖直线上，这样才能使重锤在自由落下时，受到的阻力较小，开始打点计时时，应先给打点计时器通电打点，然后再释放重锤，让它带着纸带一同落下．(3)所选的纸带点迹清晰．(4)产生系统误差的主要原因是纸带通过打点计时器时存在摩擦力的作用，使得重锤获得的动能往往小于它所减少的重力势能，为减小误差，重锤应选密度大一些的．答案见解析【变式跟踪1】用如图4－5－1“”甲所示的装置验证机械能守恒定律．图4－5－1(1)下列物理量需要测量的是________，通过计算得到的是________(填写代号)．A．重锤质量B．重力加速度C．重锤下落的高度D．与下落高度对应的重锤的瞬时速度(2)设重锤质量为m、打点计时器的打点周期为T、重力加速度为g.图乙是实验得到的一条纸带，A、B、C、D、E为相邻的连续点．根据测得的x1、x2、x3、x4写出重锤由B点到D点势能减少量的表达式________，动能增量的表达式________．由于重锤下落时要克服阻力做功，所以该实验的动能增量总是________(“”“”“”填大于、等于或小于)重力势能的减少量．解析(1)重锤下落的高度用刻度尺直接测量，而与下落高度对应的重锤的瞬时速度则需要利用匀变速直线运动的规律公式计算得到．(2)重锤由B点到D点势能减少量的表达式为ΔEp＝mg(x3－x1)，动能增量的表达式为ΔEk＝mv－mv＝m－m＝.由于重锤下落时要克服阻力做功，会有一部分机械能转化为内能，故实验中动能增量总是小于重力势能的减少量．答案(1)CD(2)mg(x3－x1)小于热点二实验数据的处理及分析【典例2】用如图4－5－2甲所示实验装置验证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．图乙给出的是实验中获取的一条纸带：0是打下的第一个点，每相邻两个计数点间还有4个点(图中未标出)，计数点间的距离如图乙所示．已知m1＝50g、m2＝150g，则(g取10m/s2，结果保留两位有效数字)图4－5－2(1)在纸带上打下计数点5时的速度v5＝________m/s；(2)在打点0～5过程中系统动能的增加量ΔEk＝________J，系统势能的减少量ΔEp＝________J，由此得出的结论是________________________________；(3)若某同学作出的v2－h图象如图4－5－3所示，则当地的实际重力加速度g＝________m/s2.图4－5－3解析(1)v5＝m/s＝2.4m/s.(2)动能的增加量ΔEk＝(m1＋m2)v＝0.58J；系统势能的减少量ΔEp＝(m2－m1)gh＝0.60J，故在误差允许的范围内，两者相等，m1、m2组成的系统机械能守恒．(3)由(m1＋m2)v2＝(m2－m1)gh，得＝k＝＝，即＝m/s2＝4.85m/s2，g＝9.7m/s2.答案(1)2.4(2)0.580.60...