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《2019版高考物理一轮复习实验六验证机械能守恒定律课件.pptx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、实验六验证机械能守恒定律【实验目的】验证机械能守恒定律。【实验原理】1.在只有重力做功的自由落体运动中,物体的重力势能和动能互相转化,但总的机械能保持不变。若物体某时刻瞬时速度为v,下落高度为h,则重力势能的减少量为mgh,动能的增加量为mv2,看它们在实验误差允许的范围内是否相等,若相等则验证了机械能守恒定律。2.计算打第n个点时速度的方法:如图所示,由公式可得第n个点的速度vn=。【实验器材】铁架台(含铁夹)、打点计时器、学生电源、纸带、复写纸、导线、毫米刻度尺、重物(带纸带夹)。【实验过程】1.安装置:按图示将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
2、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3～5次实验。3.选纸带:在打好点的纸带中挑选点迹清晰的一条纸带,在起点标上0,以后各点依次标上1、2、3、4、……用刻度尺测出对应下落高度h1、h2、h3、h4……【数据处理】1.求瞬时速度:由公式vn=可以计算出重物下落hn的高度时对应的瞬时速度vn。2.验证守恒:方法一:利用起始点和第n点计算。代入mghn和如果在实验误差允许的条件下mghn和相等,则验证了机械能守恒定律。方法二:任取两点计算。(1)任取两点A、B测
3、出hAB,算出mghAB。(2)算出的值。(3)在实验误差允许的条件下,若mghAB=成立,则验证了机械能守恒定律。方法三:采用图象法。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,根据实验数据绘出v2-h图线。若在误差允许的范围内图象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。【误差分析】误差产生原因减小方法偶然误差测量长度带来的误差(1)测量距离时就应从计数0点量起,且选取的计数点离0点远些(2)多次测量取平均值系统误差重物和纸带下落过程中存在空气阻力和摩擦阻力(1)打点计时器安装稳固,并使两限位孔在同
4、一竖直线上,以减小摩擦阻力(2)选用质量大、体积小的物体作重物,以减小空气阻力的影响【注意事项】1.安装打点计时器时要竖直架稳,使其两限位孔在同一竖直线上以减小摩擦阻力。2.重物应选用质量和密度较大、体积较小的物体以减小空气阻力的影响。3.应先接通电源,让打点计时器正常工作后,再松开纸带让重物下落。4.纸带长度选用60cm左右为宜,应选用点迹清晰的纸带进行测量。5.速度不能用vn=gtn计算,因为只要认为加速度为g,机械能当然守恒,即相当于用机械能守恒定律验证机械能守恒定律。况且用vn=gtn计算出的速度比实际值大,会得出机械能增加的结论,而因为摩擦阻力的影响,机械能应该减小,所以
5、速度应从纸带上直接测量计算。同样的道理,重物下落的高度h,也只能用毫米刻度尺直接测量,而不能用hn=或hn=gt2计算得到。6.本实验不必称出重物质量。热点一 对实验数据处理和误差分析的考查【典例1】(2016·北京高考)利用图甲装置做“验证机械能守恒定律”实验。导学号04450127(1)为验证机械能是否守恒,需要比较重物下落过程中任意两点间的______。A.动能变化量与势能变化量B.速度变化量和势能变化量C.速度变化量和高度变化量(2)除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、电磁打点计时器、导线及开关外,在下列器材中,还必须使用的两种器材是______。A.交流电源B.刻度尺
6、C.天平(含砝码)(3)实验中,先接通电源,再释放重物,得到图乙所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C,测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC。已知当地重力加速度为g,打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m。从打O点到打B点的过程中,重物的重力势能变化量ΔEp=__________,动能变化量ΔEk=__________。(4)大多数学生的实验结果显示,重力势能的减少量大于动能的增加量,原因是______。A.利用公式v=gt计算重物速度B.利用公式v=计算重物速度C.存在空气阻力和摩擦阻力的影响D.没有采用多次实验取平均值的方法(5)某同学想用下述方法
7、研究机械能是否守恒:在纸带上选取多个计数点,测量它们到起始点O的距离h,计算对应计数点的重物速度v,描绘v2-h图象,并做如下判断:若图象是一条过原点的直线,则重物下落过程中机械能守恒。请你分析论证该同学的判断依据是否正确。【解题指导】(1)命题立意:本题意在考查验证机械能守恒定律的数据处理及误差分析。(2)解题关键:①某点瞬时速度的计算:匀变速直线运动中间时刻的速度等于这段时间内的平均速度。②ΔEp>ΔEk的原因:除重力做功以外还有空气阻力和摩擦阻力做负功。③v2-
