2023届高考物理一轮复习学案：5.6实验：验证机械能守恒定律

必修二 机械能 §5.6实验：验证机械能守恒定律（导学提纲） 班级： 姓名： 【学习目标】 通过实验验证机械能守恒定律。（完成题1、2、3、4） 【使用说明】 1.阅读教材P73-74，写出实验原理和操作步骤。 2.阅读教材P73-74，写出速度的求解方法。 3.查阅资料，写出实验注意事项、实验数据处理的三种方法、实验结论。 【知识构建】按使用说明完成原理： 步骤： 注意事项： 实验结论： 【探究问题一】原型实验 题1.利用如图所示的装置做“验证机械能守 恒定律”实验。 （1）除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的器材是。 A. 交流电源 B. 刻度尺 C. 天平（含砝码） （2）实验中，先接通电源，再释放重物，得到如图所示的一条纸带。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。 O A B ChA 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了多少？动能变化了多少？ （3）很多实验结果显示，重力势能的减少量略大于动能的增加量，你认为原因是什么？ 题2.物理兴趣小组的同学用图甲所示的装置“验证机械能守恒定律”，电源的频率为50Hz，重锤的质量为m＝1.0kg，重力加速度g＝9.8 m/s2，他们通过正确的实验操作得到了如图乙所示的纸带。为了验证机械能是否守恒，该小组同学采用了以下两种方法。 (1) 方法一：打点计时器打下计时点5时重锤的瞬时速度为__________m/s，在打点计时器打下计时点0和5的过程中，重锤重力势能的变化量为ΔEp＝__________J，重锤动能的变化量为ΔEk＝__________J，若它们近似相等，则可知重锤的机械能守恒。 (2)方法二：打点计时器打下计时点2时重锤的瞬时速度为__________m/s，在打点计时器打下计时点2和5的过程中，重锤重力势能的变化量为ΔEp′＝__________J，重锤动能的变化量为ΔEk′＝__________J，若它们近似相等，则可知重锤的机械能守恒。 (3)以上两种方法，你认为________(选填“方法一”或“方法二”)误差小。 【探究问题二】创新拓展实验 题3.如图为一种利用气垫导轨“验证机械能守恒定律”的实验装置。主要实验步骤如下：d l A.将气垫导轨放在水平桌面上，将导轨调至水平。 B.测出挡光条的宽度d。 C.将滑块移至图示位置，测出挡光条到光电门的距离l。 D.释放滑块，读出挡光条通过光电门的挡光时间t。 E.用天平称出托盘和砝码的总质量m。 F.…… 回答下列问题 ： （1）在滑块从静止释放到运动到光电门的过程中，系统的重力势能减少了多少？ （2）为验证机械能守恒定律，还需要测量哪个物理量？ （3）若要符合机械能守恒定律的结论，以上测得的物理量应该满足怎样的关系？ 题4.用如图甲所示的实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒。m2从高处由静止开始下落，m1上拖着的纸带通过打点计时器，打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。如图乙所示是实验中获取的一条纸带；0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出)，计数点间的距离已标注，打点计时器所接电源频率为50Hz。已知m1＝50 g、m2＝150 g，则(计算结果均保留两位有效数字) (1)在纸带上打下计数点5时的速度v5＝______m/s。 (2)在打下第“0”点到打下第“5”点的过程中系统动能的增量ΔEk＝_______J，系统势能的减少量ΔEp＝______J。(取当地的重力加速度g＝10 m/s2) (3)若某同学作出v2­h图像如图丙所示，则当地的重力加速度g＝___ m/s2。 【链接高考】 题5.(2016·全国卷Ⅰ)某同学用图（a）所示的实验装置验证机械能守恒定律，其中打点计时器的电源为交流电源，可以使用的频率有20Hz、30Hz和40Hz。打出纸带的一部分如图（b）所示。 该同学在实验中没有记录交流电的频率f，需要用实验数据和其它题给条件进行推算。 (1) 若从打出的纸带可判定重物匀加速下落，利用f和图（b）中给出的物理量可以写出：在打点计时器打出B点时，重物下落的速度大小为__________，打出C点时重物下落的速度大小为_________，重物下落的加速度大小为__________。 (2) 已测得S1=8.89cm、S2=9.50cm、S3=10.10cm ,当地重力加速度大小为g＝9.80m/s2，实验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的1%，由此推算出f为__________。 学科网（