第5章 实验7 验证机械能守恒定律-【勤径学升】2024高考物理一轮总复习配套课件

物 理 第五章 机械能守恒定律 实验七　验证机械能守恒定律 返回目录 续表 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 原理装置图 操作要领 (1)安装：打点计时器竖直安装；纸带沿竖直方向拉直 (2)重物：选密度大、质量大的金属块，且靠近计时器处释放 (3)打纸带：让重物自由下落，纸带上打下一系列小点 (4)选纸带：点迹清晰，且所选用的点在同一条直线上 (5)速度：应用vn＝ eq \f(hn＋1－hn－1,2T) ，不能用vn＝ eq \r(2ghn) 或vn＝gt计算 数据处理 误差分析 (1)方案一：利用纸带上的起始点和第n点计算：验证ghn＝ eq \f(1,2) vn2。 (2)方案二：任取纸带上的较远两点A、B：验证ghAB＝ eq \f(1,2) vB2－ eq \f(1,2) vA2。 (3)方案三：图像法，描绘出 eq \f(1,2) v2-h图线。 (1)减小测量误差：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。 (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＝ eq \f(1,2) mvn2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，尽可能地减小阻力的影响。 考点 eq \a\vs4\al(1) 教材原型实验 [例1]　(2022·学军中学模拟)某实验小组用落体法验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示。实验中测出重物自由下落的高度h及对应的瞬时速度v，计算出重物减少的重力势能mgh和增加的动能 eq \f(1,2) mv2，然后进行比较，如果两者相等或近似相等，即可验证重物自由下落过程中机械能守恒。请根据实验原理和步骤完成下列问题： (1)关于上述实验，下列说法正确的是________。 A．重物最好选择密度较小的木块 B．重物的质量可以不测量 C．实验中应先接通电源，后释放纸带 D．可以利用公式v＝ eq \r(2gh) 求解瞬时速度 (2)如图乙是该实验小组打出的一条点迹清晰的纸带，纸带上的O点是起始点，选取纸带上连续的计时点分别标为A、B、C、D、E、F，并测出各计时点到O点的距离依次为27.94 cm、32.78 cm、38.02 cm、43.65 cm、49.66 cm、56.07 cm。已知打点计时器所用的电源是频率为50 Hz的交流电源，重物的质量为0.5 kg，则从打点计时器打下点O到打下点D的过程中，重物减少的重力势能ΔEp＝________ J；重物增加的动能ΔEk＝________ J，两者不完全相等的原因可能是________________。(重力加速度g取9.8 m/s2，计算结果保留三位有效数字) (3)实验小组的同学又正确计算出图乙中打下计时点B、C、D、E各点的瞬时速度v，以各计时点到A点的距离h′为横轴，v2为纵轴作出图像，如图丙所示，根据作出的图线，能粗略验证自由下落的物体机械能守恒，依据是_________ _______________________________________________________________________________________________________________________________________。 解析　(1)重物最好选择密度较大的铁块，受到的阻力较小，故A错误；本题是以自由落体运动为例子来验证机械能守恒定律的，故需要验证的方程是mgh＝ eq \f(1,2) mv2，因为比较的是mgh、 eq \f(1,2) mv2的大小关系，故m可约去，不需要测量重物的质量，故B正确；释放纸带前，重物应靠近打点计时器，必须保证打点计时器的两限位孔在同一竖直线上，然后接通电源，最后释放纸带，故C正确；不能利用公式v＝ eq \r(2gh) 来求解瞬时速度，否则实验验证变成了理论指导，故D错误。 (2)重力势能减少量ΔEp＝mgh＝0.5×9.8×0.436 5 J≈2.14 J，利用匀变速直线运动的推论得vD＝ eq \f(xCE,2T) ＝ eq \f(0.496 6－0.380 2,0.04) m/s＝2.91 m/s，打下D点时的动能 为EkD＝ eq \f(1,2) mvD2＝