【备战】高考物理考前30天冲刺押题系列实验05验证机械能守恒定律【实验原理】1．在只有重力做功的条件下，物体的重力势能和动能可以相互转化，但总的机械能守恒。2．物体做自由落体运动，设物体的质量为m，下落h高度时的速度为v，则势能的减少量为，动能的增加量为。如果即，就验证了机械能守恒定律。3．速度的测量：做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度等于相邻两点间的平均速度。计算打第n个点瞬时速度的方法是：测出第n个点的相邻前后两段相等时间T内下落的距离和，由公式或算出，如图所示。【实验步骤】1．将实验装置按要求装好（如图），将纸带固定在重物上，让纸带穿过电火花计时器。2．先用手提起纸带，使重物静止在靠近计时器的地方。3．接通电源，松开纸带，让重物自由下落，这样计数器就在纸带上打下一系列点。4．重复以上步骤，多做几次。5．从已打出的纸带中，选出第一、二点间的距离接近2mm并且点迹清晰的纸带进行测量。6．在挑选的纸带上，记下第一点的位置O，并在纸带上从任意点开始依次选取几个点1、2、3、4、.…并量出各点到位置O的距离，这些距离就是物体运动到点1、2、3、4…、时下落的高度1234hhhh、、、、7．利用公式122vvv中分别求出物体在打下点2、3、4…、时瞬时速度1234vvvv、、、、8．把得到的数据填入表格，算出重物运动到点2、3、4…、减少的重力势能234mghmghmgh、、、再算出物体运动到点2、3、4…、增加的动能222234111222mvmvmv、、、，根据机械能守恒定律比较2212mv与2mgh，2312mv与3mgh，2412mv与4mgh…，结果是否一致。【数据处理】1．纸带的选取：选用纸带时应尽量挑选第1点点迹清晰且1、2两点之间距离接近2mm的纸带，这样一条纸带记录的运动才接近自由落体运动。2．纸带的处理：在第1点上标出O，并从稍靠后的某一点开始，依次标出1、2、3、4…并量出各点到位置O点的距离1234hhhh、、、、再利用公式112nnnhhvT计算出各点对应的瞬时速度1234vvvv、、、、计算各点对应的重力势能的减少量nmgh和动能的增加量212nmv，并进行比较看是否相等。也可以22v为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出22vh图象，若图象是过原点的直线，则可验证机械能守恒定律，其斜率等于g。数据处理的另一思路：选取点迹清晰的一条纸带，如图，选取B、M两个位置作为过程的开始和终结位置，量出BM之间距离BMh，求出B点速度12Bxvt，M点速度22Mxvt，比较重力势能的减少BMmgh与动能的增加221122MBmvmv是否相等，从而验证机械能是否守恒。【误差分析】1．实际上重物和纸带下落过程中要克服阻力（主要是打点计时器的阻力）做功，故动能的增加量必定稍小于势能的减少量，这是属于系统误差，减少空气阻力影响产生的方法是：使纸带下挂的重物重力大些，且体积要小。2．打点计时器产生的误差：（1）由于交流电周期的变化，引起打点时间间隔变化而产生误差；（2）计数点选择不好；振动片振动不均匀；纸带放置方法不正确引起摩擦，造成实验误差；（3）打点时的阻力对纸带的运动性质有影响，这也属于系统误差。3．由于测长度带来的误差属偶然误差，减少办法是测距离时都应从O点量起，二是多测几次取平均值。【注意事项】1．安装打点计时器时，必须使两纸带限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力。2．实验时必须保持提起的纸带竖直，手不动，待接通电源，让打点计时器工作稳定后再松开纸带。3．为了增加实验的可靠性，可重复实验，还可以在一次下落中测量多个位置的速度，比较重物在这些位置上的动能与势能之和。4．因通过比较与是否相等来验证机械能守恒，故不需测重物质量。【高考突破】1．(9分)“”在验证机械能守恒定律的实验中，下列物理量中需要用工具测量的有()；通过计算得到的有()A．重锤的质量B．重力加速度C．重锤下落的高度D．与重锤下落高度对应的重锤瞬时速度2．(9分)在验证机械能守恒定律的实验中有关重锤质量，下列说法中正确的是()A．应选用密度和质量较大的重锤，使重锤和纸带所受的重力远大于它们所受的阻力B．应选用质量较小的重锤，使重锤的惯性小一些，下落时更接近于自由落体运动C．不需要称量锤的质量D．必须称量...
