29 第6章 实验7 验证机械能守恒定律（PPT课件）-【金版新学案】2024高考物理大一轮复习讲义·高三总复习（新教材新高考版）

实验七　验证机械能守恒定律 第六章　机械能 内容索引 基础梳理 夯根基 考点研析 提能力 课时精练(二十九)　验证机械能守恒定律 01 基础梳理 夯根基 一、实验目的 1．熟悉“验证机械能守恒定律”的常用方案。 2．学会验证机械能守恒定律的一些创新实验。 二、实验原理、器材(以落体法为例) 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重力势能的减少量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。 2．实验器材 打点计时器、交变电源、纸带、复写纸、重物、刻度尺、铁架台(带铁夹)、导线。 三、实验步骤与操作 1．仪器安装：将检查、调整好的打点计时器按实验原理图竖直固定在铁架台上，接好电路。 2．打纸带：将纸带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。 五、误差分析 1．系统误差 本实验中因重物和纸带在下落过程中要克服阻力(空气阻力、打点计时器阻力)做功，故重物动能的增加量ΔEk稍小于其重力势能的减少量ΔEp，即ΔEk＜ΔEp，这属于系统误差，改进的方法是调整器材的安装，尽可能地减小阻力。 2．偶然误差 本实验的另一个误差来源于长度的测量，属于偶然误差。减小误差的方法是测下落距离时都从O点测量，一次将各打点对应的下落高度测量完，或者多次测量取平均值。 六、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，以减小摩擦阻力。 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。 5．此实验中不需要测量重物的质量。 返回 02 考点研析 提能力 教材原型实验 例1 某实验小组利用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。 (1)下列做法正确的有________(填正确答案标号): A．使用的电源是直流电源 B．必须使用天平测出重物的质量 C．必须使用秒表测量重物下落的时间 D．释放纸带前，应让重物尽量靠近打点计时器 (2) 如图乙为选取的一条符合实验要求的纸带(部分纸带未画出)，其中O点为起始点，A、B、C、D、E、F、G均为连续的点。已知打点周期为T，重力加速度为g。 ①从纸带上直接测出各点间的距离，利用下列测量值能验证机械能守恒定律的有________(填正确答案标号)； A.OE、OF和OG的长度 B．OA和AC的长度 C．OF和FG的长度 D．AC、BF和EG的长度 ②若已知OF的长度为h1，EG的长度为h2，选取从O点到F点的过程来验证机械能守恒定律，请用题中所给的符号写出需要验证的表达式为：gh1＝________； (3)某同学利用实验时打出的纸带，测量出了各计数点到 起始点的距离h，算出了各计数点对应的速度v，然后以h 为横轴、v2为纵轴作出了如图丙所示的图线，发现图线明 显未过原点O，其主要原因可能是________(填正确答案 标号)。 A．重物下落时受到阻力 B．电源的频率偏高 C．先松开纸带，后接通电源 已知OA和AC的长度，可测得B点的瞬时速度，可表示出重物动能的增加量，但不知B与O点间距，重物的重力势能的减小量无从得知，无法进行验证，B错误；若已知OF和FG的长度，依题意，可知O、F的间距，可以表示出重物的重力势能的减小量，但由所给条件无法测得F点的瞬时速度，所以重物动能的变化量无从得知，无法进行验证，C错误；依题意，根据AC和EG的长度，可知B、F两点的瞬时速度，进而可得重物经过这两点动能的增加量，同时也可知BF的间距，所以可测重物经过B、F两点重力势能的减少量，所以能验证，D正确。 例2 (2022·湖北黄冈中学模拟)某物理兴趣小组利用如图甲实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒。m2从一定高度由静止开始下落，m1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。如图乙给出的是实验中获取的一条纸带：O是打下的第一个点，打点计时器的工作频率为50 Hz。A、B、C为纸带上标注的三个计数点，每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出)。各计数点到O点的距离已在图中标出。已知m1＝100 g、m2＝200 g(重力加速度g取10 m/s2，计算结果均保留一位小数) (1)关于上述实验，下列说法中正确的是________； A．重物最好选择密度较大的物块 B．重物的质量可以不测量 C．实验中应先释放纸带，后接通电源 (2)在纸带上打下计数点B时的速度v＝________m/s； (3)在打计数点O至B过程中系统动能的增加量ΔEk＝________J，系统重力势能的减少量ΔEp＝______