2019-2020年高考物理一轮复习 实验六 验证机械能守恒定律教案（含解析）沪科版

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1、2019-2020年高考物理一轮复习实验六验证机械能守恒定律教案（含解析）沪科版误差分析1．减小测量误差：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必定稍小于重力势能的减少量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

2、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　实验原理及数据处理【例1】　在进行“验证机械能守恒定律”的实验中：图1(1)两实验小组同学分别采用了如图1甲和乙所示的装置，采用两种不同的实验方案进行实验。①在图甲中，下落物体应选择密度________(选填“大”或“小”)的重物；在图乙中，两个重物的质量关系是m1________m2(选填“＞”、“＝”、“＜”)；②采用图乙的方案进行实验，还需要的实验器材有交流电源，刻度尺和________；③比较两种实验方案，你认为图________(选填“甲”或“乙”)

3、所示实验方案更合理，理由是______________。(2)有一同学采用了图甲所示的方案，选出一条纸带如图2所示，其中O点为起始点，A、B、C为三个计数点，打点计时器通以50Hz交流电，在计数点A和B之间、B和C之间还各有一个点，重物的质量为0.5kg，g取9.8m/s2。根据以上数据，打B点时重物的重力势能比开始下落时减少了________J，这时它的动能是________J，根据上面这两个数据你能得到的结论是：__________。(结果保留三位有效数字)图2解析　(1)①为了减小空气阻力的影响，选择体积小、密度大的重物；在题图乙中，m2在m1的拉力作用下向上运动

4、，所以m1＞m2。②两重物质量不等，分析系统损失的重力势能是否近似等于增加的动能时，两边质量不能约去，故需要天平测量两重物的质量。③题图乙中所示实验还受到细线与滑轮的阻力的影响，机械能损失较大，故题图甲所示实验方案较为合理。(2)重力势能减少量为ΔEp＝mghOB＝0.867J；打B点时重物的速度为vB＝，打B点时重物的动能为ΔEkB＝m()2＝0.852J，可见在误差允许的范围内，重物下落时机械能守恒。答案　(1)①大　＞　②天平　③甲　图乙中还受到细线与滑轮的阻力的影响　(2)0.867　0.852　在误差允许的范围内，重物下落时机械能守恒数据处理的方法方法一：用m

5、v2＝mgh验证时，利用起始点和第n点计算。方法二：用mv－mv＝mgΔh验证时，任取两点计算。方法三：图像法。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，根据实验数据绘出v2－h图线。若在误差允许的范围内图线是一条过原点且斜率为g的直线，则验证了机械能守恒定律。【变式训练】1．(xx·南京模拟)某实验小组在做“验证机械能守恒定律”实验中，提出了如图3所示的甲、乙两种方案：甲方案为用自由落体运动进行实验，乙方案为用小车在斜面上下滑进行实验。图3(1)组内同学对两种方案进行了深入的讨论分析，最终确定了一个

6、大家认为误差相对较小的方案，你认为该小组选择的方案是________，理由是______________。(2)若该小组采用图甲的装置打出了一条纸带如图4所示，相邻两点之间的时间间隔为0.02s，请根据纸带计算出B点的速度大小________m/s(结果保留三位有效数字)。图4(3)该小组内同学们根据纸带算出了相应点的速度，作出v2－h图线如图5所示，请根据图线计算出当地的重力加速度g＝________m/s2(结果保留两位有效数字)。图5解析　(1)甲，理由是：采用乙图实验时，由于小车和斜面间存在摩擦力的作用，且不能忽略，所以小车在下滑过程中机械能不守恒，故乙图不能用

7、来验证机械能守恒定律。(2)vB＝＝1.37m/s；(3)因为mgh＝mv2，所以v2＝2gh，图线的斜率是2g，可得g＝9.7m/s2或g＝9.8m/s2。答案　(1)甲　采用乙图实验时，由于小车和斜面间存在摩擦力的作用，且不能忽略，所以小车在下滑过程中机械能不守恒，故乙图不能用来验证机械能守恒定律(2)1.37　(3)9.7或9.8热点二　拓展创新实验预测高考命题视角以本实验为背景，通过改变实验条件、实验仪器设置题目，不脱离教材而又不拘泥教材，体现开放性、探究性等特点。视角1　实验器材的改进①由系统动能、重力势能的变化验证机械能守恒，