（实验优化演练 优化方案）2016年高三物理大一轮复习讲义 实验六　验证机械能守恒定律

（实验优化演练 优化方案）2016年高三物理大一轮复习讲义 实验六　验证机械能守恒定律内容摘要：

1、高中物理资源下载平台世昌的博客 验证机械能守恒定律学生用书 、实验目的验证机械能守恒定律二、实验原理通过实验，求出做自由落体运动物体的重力势能的减少量和相应过程动能的增加量，若二者相等，说明机械能守恒，从而验证机械能守恒定律三、实验器材打点计时器、电源、纸带、复写纸、重物、刻度尺、铁架台(带铁夹) 、导线两根四、实验步骤1安装置：按实验原理图将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上，接好电路2打纸带：将纸带的一端用夹子固定在重物上，另一端穿过打点计时器的限位孔用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方先接通电源，后松开纸带，让重物带着纸带自由下落更换纸带重复做 3 次5 次实验3选纸带： 2、(1)用 验证，应选点迹清晰，且 1、2 两点间距离接近 2 2)用 证时，只要 A、B 之间的点迹清晰即可选用12 2B 12 2验结论在误差允许的范围内，自由落体运动过程机械能守恒,一、验证方案方案一：利用起始点和第 n 点计算代入 v ，如果在实验误差允许的范围内，122v ，则验证了机械能守恒定律122取两点计算1任取两点 A、B 测出 出 出 v v 的值122B 12 2世昌的博客 如果在实验误差允许的范围内，B v v ，则验证了机械能守恒定律122B 122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 后以 纵轴，以 h 为横轴，绘出 v2 3、h 图线，若是一条过12 12原点且斜率为 g 的直线，则验证了机械能守恒定律二、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，故动能的增加量定稍小于重力势能的减少量 Epn，改进办法是调整安装的器材，尽可12 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测长度，算速度：某时刻的瞬时速度的计算应用 ，不能用 vn1 12T或 vn计算2实验原理和误差分析的考查学生 4、用书 2015河北邯郸摸底) 某同学安装如图甲的实验装置验证机械能守恒定律(1)此实验中，应当是让重物做_运动，_(填“需要”或“不需要”)测出重物的质量(2)打点计时器所用交流电的频率为 50 同学选取如图乙所示的一段纸带，对 得 B 点对应的速度 _m/s(保留两位有效数字)，若再求得 D 点对应的速度为 出重物下落的高度为 还应计算 _与_大小是否相等( 填字母表达式)(3)但该同学在上述实验过程中存在明显的问题安装实验装置时存在的问题是_；研究纸带时存在的问题是_，实验误差可能较大解析(1)由实验原理知，应让重物在松开手后做自由落体运动；根据机械能守恒，m(v v )，整理后，得 (v 5、 v )，所以，不需要测量质量12 2 21 12 2 21高中物理资源下载平台世昌的博客 (2)v B m/s；根据实验原理知，还应计算v v )与 两者大小是否相等12 2D 2B(3)重物距离桌面太近，会落到桌面上；B、D 间时间间隔太短，实验误差较大答案(1)自由落体不需要(2)(v v )D(3)重物会落在桌面上( 或12 2D 2B“纸带打点过短”等与此类似的答案)B、D 两点间时间间隔过短扫一扫 进入 91 导学网(实验验证机械能守恒考点二对实验数据处理的考查 学生用书 如图甲甲所示的实验装置验证 m1、m 2 组成的系统机械能守恒m 2 从高处由静止开始下落，m 1上拖着的纸带 6、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，每相邻两计数点间还有 4 个点(图中未标出)，计数点间的距离如图所示已知 0 g、m 2150 g，则：( 结果均保留两位有效数字)乙(1)在纸带上打下计数点 5 时的速度 v_m/s；(2)在打下第“0”到打下第“5”点的过程中系统动能的增量 _J，系统势能的减少量 _J；(取当地的重力加速度 g10 m/s 2)(3)若某同学作出 v2h 图象如图丙所示，则当地的重力加速度 g_m/s 析(1)v 5 m/s2.4 m/s.10 (2)(m1m 2)12Epm 2ghm 7、1.(3)由(m 2m 1)(m1m 2)世昌的博客 m1k m10解得 g9.7 m/s 2.答案(1)2)(3)生用书 物体的速度可以用光电计时器测量，消除纸带与限位孔的摩擦阻力带来的误差2用频闪照相进行验证，消除纸带受到的阻力3利用气垫导轨来设计该实验，以减小由于摩擦带来的误差某同学利用透明直尺和光电计时器来验证机械能守恒定律，实验的简易示意图如下，当有不透光的物体从光电门间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间所用的光电门传感器可测得最短时间为 度为 d0 3 m 的黑色磁带贴在透明直尺上，从一定高度由静止释放，并使其竖直通过光电门某同学测得各段黑色磁带通过光电门的时间 图中所示的 8、高度差 将部分数据进行了处理，结果如下表所示(取 g9.8 m/s 2，注：表格中 M 为直尺质量)03 s)vims1 )12 21 hi(m) )从表格中数据可知，直尺上磁带通过光电门的瞬时速度是利用 求出的，请你_.(2)请将表格中数据填写完整(3)通过实验得出的结论是：_.(4)根据该实验请你判断下列 h 图象中正确的是_高中物理资源下载平台世昌的博客 解析(2)v m/sm/s ，h0 0 3(3)从表中数据可知，在误差范围内，动能的增加量与重力势能的减少量相等(4)由 动能的变化与高度成正比， C 正确答案(1)极短时间内平均速度近似等于瞬时速度(2)在误差范围内重力势能减少量等于 9、动能的增加量(4)C点评该实验的创新之处：其一，实验器材的变更：重锤改用直尺，打点计时器改用光电计时器其二，数据处理方法的改进，用计算机处理实验数据，优点是消除了因摩擦造成的误差，提高了速度测量的精度，数据处理更加快捷学生用书 关于“验证机械能守恒定律”的实验中，以下说法正确的是()A实验中摩擦是不可避免的，因此纸带越短越好，因为纸带越短，克服摩擦力做的功就越少，误差就越小B实验时需称出重物的质量C纸带上第 1、2 两点间距若不接近 2 无论怎样处理实验数据，实验误差都一定较大D处理打点的纸带时，可以直接利用打点计时器打出的实际点迹，而不必采用“计数点”的方法解析：选 项中，纸带过短，长度测量 10、的相对误差较大，故 A 错误；由，只需验证 v2可，不必测重物质量，故 B 错误；对 C 选项中的纸带，12 12可选点迹清晰、距离合适的任意两点 M、N，通过计算 N 12较，实验误差不一定大，故 C 错误；由于自由落体加速度较大，因此除去 1、2 两点距离可能很小，其他相邻两点间的距离均大于或远大于 2 毫米刻度尺测量完全可以，不必采用“计数点”法，故 D 正确2利用如图所示装置进行验证机械能守恒定律的实验时，需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度 v 和下落高度 计了以下四种测量方案，正确的是( )A用刻度尺测出物体下落的高度 h，并测出下落时间 t，通过 v算出瞬时速度 世昌 11、的博客 用刻度尺测出物体下落的高度 h，并通过 v 计算出瞬时速度 据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度 v，并通过 h 计算出高度 刻度尺测出物体下落的高度 h，根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度 g，只能把它当做未知的定值，所以正确方案只有 D 项3(2015南宁模拟)用如图甲所示的装置 “验证机械能守恒定律” (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 、B、C、。