第五章 实验六 验证机械能守恒定律（课件）-2021高考物理【步步高】大一轮复习讲义（人教版）

实验六　验证机械能守恒 定律 大一轮复习讲义 过好双基关 研透命题点 内容索引 NEIRONGSUOYIN 过好双基关 01 1.实验目的 验证机械能守恒定律. 2.实验原理(如图1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 图1 重力势能的减少量 3.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.实验步骤 (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(3～5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 ①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 mm 5.实验结论 在 的范围内，自由落体运动过程机械能守恒. 误差允许 基本实验方法 1.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.注意事项 (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.验证方案 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 v2－h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. g 02 研透命题点 教材原型实验 基础考点　自主悟透 命题点一 例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　h6－h4＝h45＋h56，而h56－h45＝gT2， (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　(2019·湖北宜昌市四月调研)用落体法验证机械能守恒定律，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3 2.25 (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g＝9.78 m/s2，求出重物所受的平均阻力Ff＝________ N.(结果保留两位有效数字) 解析　m2＝0.052 kg，k2＝9.18，解得Ff＝m2(g－k2)＝0.052×(9.78－9.18) N≈0.031 N. 0.031 实验创新 高考热点　讲透练熟 命题点二 创新1　实验装置的创新 例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