1、实验六验证机械能守恒 定律大一轮复习讲义过好双基关过好双基关研透命题点研透命题点内容索引NEIRONGSUOYIN过好双基关011.1.实验实验目的目的验证机械能守恒定律.2.2.实验实验原理原理(如图如图1 1所示所示)通过实验，求出做自由落体运动物体的 和对应过程动能的增加量，在实验误差允许范围内，若二者相等，说明机械能守恒，从而验证机械能守恒定律.基本实验要求基本实验要求图图1重力势能的减少量3.3.实验器材实验器材打点计时器、交流电源、纸带、复写纸、重物、铁架台(带铁夹)、导线.4.4.实验实验步骤步骤(1)安装器材：将 固定在铁架台上，用导线将打点计时器与电源相连.(2)打纸带用手竖
2、直提起纸带，使重物停靠在打点计时器下方附近，先 ，再 ，让重物自由下落，打点计时器就在纸带上打出一系列的点，取下纸带，换上新的纸带重打几条(35条)纸带.刻度尺打点计时器接通电源松开纸带(3)选纸带：分两种情况说明若选第1点O到下落到某一点的过程，即用_来验证，应选点迹清晰，且第1、2两点间距离接近_的纸带(电源频率为50 Hz).2 mm5.5.实验实验结论结论在 的范围内，自由落体运动过程机械能守恒.误差允许基本基本实验实验方法方法1.1.误差分析误差分析(1)测量误差：减小测量误差的方法，一是测下落距离时都从O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.小阻力2.2.注
3、意注意事项事项(1)打点计时器要竖直：安装打点计时器时要 架稳，使其两限位孔在同一竖直线上，以减少 .(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.竖直摩擦阻力3.3.验证验证方案方案方案二：任取两点计算(1)任取两点A、B，测出hAB，算出mghAB.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 v2h图象.若在误差允许的范围内图象是一条过原点且斜率为 的直线，则验证了机械能守恒定律.g02研透命题点教材原型实验教材原型实验基础考
4、点自主悟透命题命题点一点一例1 1(2019四川南充市第二次适应性考试)“验证机械能守恒定律”的实验装置如图2甲所示，图乙为实验所得的一条纸带，在纸带上选取了点迹清晰的连续7个点，若只测出了点4与点0之间的距离为h4以及点6与点0的距离为h6，已知打点周期为T，当地重力加速度为g.(以下的三个结论均由题中所给符号表示)图图2(1)打点5时重物的速度v_；(2)由已知条件从理论上计算点5到点0的距离h5_；解析h6h4h45h56，而h56h45gT2，(3)若打点0时重物的速度为零，则要验证从点0到点5间重物下落过程中机械能守恒的等式为_.变式1 1(2019湖北宜昌市四月调研)用落体法验证机
5、械能守恒定律，打出如图3甲所示的一条纸带.已知打点计时器工作频率为50 Hz.(1)根据纸带所给数据，打下C点时重物的速度为_ m/s(结果保留三位有效数字).图图32.25(2)某同学选用两个形状相同、质量不同的重物a和b进行实验，测得几组数据，画出 h图象，并求出图线的斜率k，如图乙所示，由图象可知a的质量m1_(选填“大于”或“小于”)b的质量m2.大于b的斜率小，知b的质量小，所以a的质量m1大于b的质量m2.(3)通过分析发现造成k2值偏小的原因是实验中存在各种阻力，已知实验所用重物的质量m2 0.052 kg，当地重力加速度g9.78 m/s2，求出重物所受的平均阻力Ff_ N.(
6、结果保留两位有效数字)解析m20.052 kg，k29.18，解得Ffm2(gk2)0.052(9.789.18)N0.031 N.0.031实验创新实验创新高考热点讲透练熟命题命题点点二二创新1 1实验装置的创新例2 2(2019福建福州市期末)为了验证矩形线框自由下落过程中上、下边经过光电门时机械能是否守恒，使用了如图4所示的实验装置，已知矩形线框用直径为d的圆形材料做成.某次实验中矩形线框下边和上边先后经过光电门的挡光时间分别为t1和t2.(1)为完成该实验，还需通过操作测量相应的物理量是_.A.用天平测出矩形线框的质量mB.用刻度尺测出矩形线框下边离光电门的高度hC.用刻度尺测出矩形线
7、框上、下边之间的距离LD.用秒表测出线框上、下边通过光电门的时间间隔t图图4C解析根据机械能守恒的表达式，可知不需要测量其质量，故A错误；实验中需要测量过程中重力势能的减小量，因此需要测量矩形线框上、下边之间的距离L，不需要测量释放时其下边离光电门的高度h，故B错误，C正确；根据机械能守恒定律的表达式，可知不需要测量线框上、下边通过光电门的时间间隔t，故D错误.(2)如果满足关系式_(请用测量的物理量和已知量来表示，重力加速度为g)，则自由下落过程中线框的机械能守恒.变式2 2(2020广东茂名市第一次综合测试)某实验小组的同学在做验证机械能守恒定律的实验，实验装置如图5甲所示，接下来该小组的
8、同学完成了如下的操作：图图5(1)先利用10分度的游标卡尺测出了小球的直径，其示数如图乙所示，该示数为_ cm；1.22解析游标卡尺的主尺刻度读数为12 mm，游标尺刻度读数为0.12 mm0.2 mm，则小球的直径d12.2 mm1.22 cm(2)将该小球由光电门1的正上方无初速度释放，先后通过光电门1、2，通过电脑显示的时间分别为t15103 s、t24103 s，若小球通过两光电门1、2的速度分别用v1、v2表示，由以上数据可知v2_ m/s；3.05(3)该小组的同学测出两光电门之间的距离为h，重力加速度用g表示，若小球的机械能守恒，则需要验证的关系式为_.(用题中所给字母表示)2g
9、hv22v12创新2 2实验方案的创新遮光片两条长边与导轨垂直，导轨上B点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t，用d表示A点到光电门B处的距离，b表示遮光片的宽度，将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度v，实验时滑块在A处由静止开始运动.图图6例3(2019四川资阳市一诊)利用气垫导轨“验证机械能守恒定律”，实验装置如图6甲所示，水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨，导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的小球相连；(1)某次实验测得倾角30，重力加速度用g表示，滑块从A处到达B处时m和M组成的系统动能增加量可表
10、示为Ek_，系统的重力势能减少量可表示为Ep_，在误差允许的范围内，若EkEp，则可认为系统的机械能守恒；(用题中所给字母表示)(2)按上述实验方法，某同学改变A、B间的距离，得到滑块到B点时对应的速度，作出v2d 图象如图乙所示，并测得Mm，则重力加速度g_ m/s2.解得g9.6 m/s2.9.6变式3 3用如图7甲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.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)，所用电源的频率为50 Hz
11、.已知m150 g、m2150 g.则：(结果均保留两位有效数字)图图7(1)在纸带上打下计数点5时的速度v5_ m/s；2.4(2)在打下0点到打下计数点5的过程中系统动能的增加量Ek_ J，系统重力势能的减少量Ep_ J；(当地的重力加速度g取10 m/s2)0.580.609.7解得g9.7 m/s2.先用米尺测得B、C两点间距离s，再用带有遮光片的滑块压缩弹簧到某位置A，然后由静止释放，计时器显示遮光片从B到C所用的时间t，用米尺测量A、O之间的距离x.实验拓展实验拓展探究弹簧的弹性势能探究弹簧的弹性势能高考热点讲透练熟命题命题点点三三图图8(1)计算滑块离开弹簧时速度大小的表达式是v
12、_.解析滑块离开弹簧后的运动可视为匀速运动，故可以用BC段的平均速度表示滑块离开弹簧时的速度，例4(2019湖北荆州市四月质检)用如图8所示的装置测量弹簧的弹性势能.将弹簧放置在水平气垫导轨上，左端固定，右端在O点；在O点右侧的B、C位置各安装一个光电门，计时器(图中未画出)与两个光电门相连.(2)为求出弹簧的弹性势能，还需要测量_.(填字母序号)A.弹簧原长B.当地重力加速度C.滑块(含遮光片)的质量C解析弹簧的弹性势能等于滑块增加的动能，故应求解滑块的动能，根据动能表达式可知，应测量滑块(含遮光片)的质量，故选C.(3)若气垫导轨左端比右端略高，弹性势能的测量值与真实值比较将_.(填字母序号)A.偏大 B.偏小 C.相等A解析若气垫导轨左端比右端略高，导致通过两光电门的时间将减小，那么测得的速度偏大，因此弹性势能的测量值也偏大，故选A.大一轮复习讲义实验六验证机械能守恒 定律
