高三物理一轮复习 实验验证机械能守恒定律（2）导学案

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1、2012届高三物理一轮复习导学案六、机械能（6）实验：验证机械能守恒定律【实验目的】1．通过实验，验证机械能守恒定律．2．学习利用图象法处理实验数据．【实验原理】只有重力做功的自由落体运动中，物体的重力势能和动能可以互相转化，但总的机械能守恒，利用打点计时器在纸带上记录下物体自由下落的高度h及计算出的瞬时速度v，从而验证物体在自由下落过程中，重力势能的减少量△P=mgh与物体动能的增加量△Ek=mv2/2相等.思考：实验时不慎将一条选择好的纸带的前面一部分损坏了，能否用来验证机械能守恒定律？【实验步骤】1．把打点计时器按图安装

2、在铁架台上，用导线将打点计时器与学生电源连接好．2．把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，用手竖直提起纸带，使重物停靠在打点计时器附近．3．先接通电源，待计时器打点稳定后再松开纸带，让重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点．4．取下纸带，换上新的纸带重打几条（3-5条）．5．从打出的各纸带中挑出一条点迹清晰且第1，2两打点间距离接近2mm的纸带，在第一个打点上标出O，并从稍靠后的某一点开始，依次标出1,2,3,……并量出各点到位置O的距离h1,h2,h3,……并记人表格中，6．用公式vn=v中计

3、算各点对应的瞬时速度v1,v2,v3,v4……，并记录在表格中．7．计算打各点时重力势能的减少量mgh和动能的增加量mv2/2并进行比较，看是否相等，将计算数值代人表格中．【典型剖析】[例1]某研究性学习小组用如图（a）所示装置验证机械能守恒定律．让一个摆球由静止开始从A位置摆到B位置，若不考虑空气阻力，小球的机械能应该守恒，即mv2/2=mgh．直接测量摆球到达B点的速度v比较困难．现让小球在B点处脱离悬线做平抛运动，利用平抛的特性来间接地测出v．如图（a）中，悬点正下方P点处放有水平放置炽热的电热丝，当悬线摆至电热丝处时能

4、轻易被烧断，小球由于惯性向前飞出作平抛运动．在地面上放上白纸，上面覆盖着复写纸，当小球落在复写纸上时，会在下面白纸上留下痕迹．用重锤线确定出A、B点的投影点N、M．重复实验10次（小球每一次都从同一点由静止释放），球的落点痕迹如图（b）所示，图中米尺水平放置，零刻度线与M点对齐．用米尺量出AN的高度h1、BM的高度h2，算出A、B两点的竖直距离，再量出M、C之间的距离x，即可验证机械能守恒定律．已知重力加速度为g，小球的质量为m．（1）根据图（b）可以确定小球平抛时的水平射程为cm．（2）用题中所给字母表示出小球平抛时的初速度

5、v0=．（3）用测出的物理量表示出小球从A到B过程中，重力势能的减少量ΔEP=，动能的增加量ΔEK=．[例2]（南京市09届高三联考）在验证机械能守恒定律实验中．重锤从高处由静止开始落下，重锤上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上的点的痕迹进行测量，即可验证机械能守恒定律．（1）下面列举了该实验的几个操作步骤：A．按照图示的装置安装器材；B．将打点计时器接到电源的直流输出端上；C．用天平测量出重锤的质量；D．先松手释放纸带，再接通电源打出纸带，E．选择合适的纸带，测量打出的纸带上某些点之间的距离；F．根据测量的结果

6、计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能．上述操作中没有必要进行的或者操作不恰当的步骤是．（填序号）（2）若实验中所用重锤质量m=1．00kg，打点纸带如下图所示，打点时间间隔为0．02s，从O点开始下落起至B点，重锤的重力势能减小量是︱△Ep︱=J，重锤的动能增加量︱△EKB︱=J．（g=9．8m／s2，结果取3位有效数字），（O点为开始下落点，O点与A点间其他点未画出）实验结论是。[例3]（2010·海南物理·14）利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置示意图如图1所示：（1）实验步骤：①将气垫导轨放在水平桌面

7、上，桌面高度不低于lm，将导轨调至水平；②用游标卡尺测量挡光条的宽度l，结果如图2所示，由此读出l=________mm；③由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离s=__________m；④将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2；⑤从数字计时器（图1中未画出）上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间△t1和△t2；⑥用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝码的总质量m。（2）用表示直接测量量的字母写出下列所示物理量的表达式：①滑块通过光电门1和光电门2时瞬时速

8、度分别为v1=__________和v2=________。②当滑块通过光电门1和光电门2时，系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能分别为Ek1=___________和Ek2=__________。③在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少△Ep=___