第六章 实验七 验证机械能守恒定律-2023高考物理【步步高】大一轮复习讲义（新教材 课件）津鲁琼辽鄂粤冀渝湘闽晋皖黑吉云

大一轮复习讲义 第六章　机械能 实验七　验证机械能守恒定律 目标 要求 1.熟悉“验证机械能守恒定律”的基本实验原理及注意事项. 2.会验证创新实验的机械能守恒. 内容 索引 实验技能储备 考点一　教材原型实验 考点二　探索创新实验 课时精练 3 实验技能储备 4 1.实验原理(如图所示) 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. 重力势能的减少量 2.实验器材 打点计时器、交变电源、纸带、复写纸、重物、　　　 、铁架台(带铁夹)、导线. 3.实验过程 (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：从打出的几条纸带中选出一条点迹清晰的纸带. (4)进行数据处理并验证. 4.数据处理 (1)求瞬时速度 由公式vn＝ 　　 可以计算出重物下落h1、h2、h3…的高度时对应的瞬时速度v1、v2、v3…. (2)验证守恒 方案一：利用起始点和第n点计算 注意：应选取最初第1、2两点间距离接近 的纸带(电源频率为50 Hz). 方案二：任取两点计算 ①任取两点A、B，测出hAB，算出mghAB. 2 mm 方案三：图像法 内图像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 5.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线上，以减小　　　　 . (2)重物应选用质量大、体积小、密度大的. (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. (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. (5)此实验中不需要测量重物的质量. 摩擦阻力 考点一 教材原型实验 11 例1　用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律，实验所用的电源为学生电源，可输出交流电和直流电.重锤从高处由静止开始下落，打点计时器在重锤拖着的纸带上打出一系列的点，对图中纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律. 考向1　实验原理与操作 (1)下列几个操作步骤中： A.按照图示，安装好实验装置 B.将打点计时器接到电源的“交流输出”上 C.用天平测出重锤的质量 D.先释放重锤，后接通电源，纸带随着重锤运动，打点计时器在纸带上 　打下一系列的点 E.测量纸带上某些点间的距离 F.根据测量的结果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 没有必要的是 ，操作错误的是 .(填步骤前相应的字母) C D 在此实验中不需要测出重锤的质量，所以选项C没必要； 在实验时应该先接通电源，再释放重锤，所以选项D错误. (2)在使用质量为m的重锤和打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，在选定的纸带上依次取计数点如图所示，纸带上所打的点记录了重锤在不同时刻的位置，那么纸带的 (填“左”或“右”)端与重锤相连.设打点计时器的打点周期为T，且“0”为打下的第一个点，当打点计时器 打点“3”时，重锤的动能表达式为 ，若以重锤的运动起 点“0”为参考点，当打点“3”时重锤的机械能表达式为_____________ __________. 左 E＝－mgx3＋ 因为是自由落体运动，下落的距离应该是越来越大，所以纸带左端与重锤相连. 重锤重力势能的表达式Ep＝－mgx3， 例2　如图甲所示是用“落体法”验证机械能守恒定律的实验装置(g取9.80 m/s2). 考向2　数据处理及误差分析 (1)选出一条清晰的纸带如图乙所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点，A、B、C为三个计数点，打点计时器通以频率为50 Hz的交变电流.用分度值为1 mm的刻度尺测得OA＝12.41 cm，OB＝18.90 cm，OC＝27.06 cm，在计数点A和B、B和C之间还各有一个点，重锤的质量为1.00 kg.根据以上数据算出：当打点计时器打到B点时重锤的重力势能比开始下落时减少了 J，此时重锤的速度vB＝ m/s，此时重锤的动能比开始下落时增加了 J.(结果均保留三位有效数字) 1.85 1.83 1.67 当打点计时器打到B点时，重锤的重力势能减少了ΔEp＝mg·OB＝1.00×9.80×18.90×10－