第五章 实验：验证机械能守恒定律-【学易优】2024年高考物理一轮总复习

第五章机械能守恒定律 实验：验证机械能守恒定律 必备知识整合 ●◆ 实验H的 验证机械能宁恒定律 通过实验，求出做自由落体运动物体的重力 实验原理 劳能的减少量和相应过程动能的增加量，若 二者州等，说明机成馆守恒 打点 门计时器 一纸带 实验器材 打点计附器、电源、纸带、复写纸、重物、刻度 尺、铁架片附夹)导线两根 ()安装器材：将打点计时器固定在铁架台上 用导线将打点计时器与交变电源州连 2将纸带周定在重物上，让纸带穿过打点计 时器的限位孔 3)用手提著纸带，让重物赏近打点计时器并 处于静止状态，然后接通电源，松开纸带，让 实验步军 重物自由落下，纸带上打下一系列小点 4从几条打下点的纸带巾挑选出点迹剂楚的 纸带送行测量 )在起始点标上0，以后各点依次标上1、2 3一用刻度尺测出对应下落高度h、、一 计算速度产 方案一利用胞点利第n点，铃证b之 方案二：任堰较远两点A、B, 数据处理 验证w文6-之 方案三：绘出号广书图线，验证直线斜字为g ●注意事项 ●误差分析 1.打点计时器要竖直：安装打点计时器时要竖直架 1.偶然误差 稳，使其两限位孔在同一竖直平面内以减少摩擦 产生原因 纸带长度测量有误差 阻力 (1)测下落距离时都从0点量起 2.重物密度要大：重物应选用质量大、体积小、密度 一次将各打点对应下落高度测 大的材料. 减小方法 量完： 3.一先一后：应先接通电源，让打点计时器正常工 (2)多次测量取平均值， 作，后松开纸带让重物下落。 2.系统误差 4,测长度，算速度：某时刻的瞬时速度的计算应用 产生存在空气阻力和摩擦阻力，导致△Ek =+1,。上，不能用，=√2gh,或，=g 原因 <AEP 2T 来计算. (1)使打点计时器两限位孔在同一竖直 减小 方法 线上： (2)选用质量大，体积小的物体作重物. ·115 高考总复习·物理 实验热点探究 热点一 实验思路与实验操作 ,钩码的动能增加量为 【例1】 如图所示，打点计 钩码的重力势能增加量为 时器固定在铁架台上，使 (2)利用计算机软件对实验数据进行处理，得到 重物带动纸带从静止开 张位孔 弹簧弹性势能减少量、钩码的机械能增加量分别 始自由下落，利用此装置 一打点计利 与钩码上升高度h的关系，如图3所示 验证机械能守恒定律， (3)由图3可知，随着h增加，两条曲线在纵向的 (1)对于该实验，下列操 间隔逐渐变大，主要原因是 作中对减小实验误差有 1的 弹簧弹性势能诚少量 利的是 020 钩码的机械能增加量 A.重物选用质量和密度较大的金属锤 B.两限位孔在同一竖直面内上下对正 015 C.精确测量出重物的质量 0.1 D.用手托稳重物，接通电源后，撒手释放重物 (2)某实验小组利用上述装置将打点计时器接到 05 50Hz的交流电源上，按正确操作得到了一条完整 的纸带，由于纸带较长，图中有部分未画出，如图所 0 0.05 0.10 0.15h/m 示，纸带上各点是打点计时器打出的计时点，其中 图3 O点为纸带上打出的第一个点.重物下落高度应从 热点三实验改进与创新 纸带上计时点间的距离直接测出，利用下列测量值 【例3】(2022·湖北卷·T12)某同学设计了一个 能完成验证机械能守恒定律的选项有 用拉力传感器验证机械能守恒定律的实验.一根 8“AA6Bg力8 轻绳一端连接固定的拉力传感器，另一端连接小 AOA,AD和EG的长度BOC,BC和CD的长度 钢球，如图甲所示.拉起小钢球至某一位置由静 C,BDCF和EG的长度D.AC、BD和G的长度 止释放，使小钢球在竖直平面内摆动，记录钢球 热点二数处理及误差分析分析 摆动过程中拉力传感器示数的最大值Tmx和最 【例2】(2022·河北卷·T11)某实验小组利用铁 小值Tmn,改变小钢球的初始释放位置，重复上 架台，弹簧、钩码、打点计时器、刻度尺等器材验 述过程.根据测量数据在直角坐标系中绘制的 证系统机械能守恒定律，实验装置如图1所示 Tmx-Tmn图像是一条直线，如图乙所示 弹簧的劲度系数为k,原长为L,钩码的质量为 1 m,已知弹簧的弹性势能表达式为E=k2,其 15 1.a 中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量，当 拉力 传盛器 地的重力加速度大小为g 156 白数搭 采华器L5 40 打点 例码 1. 计器 G om005010015020 T../N 图甲 图C (1)若小钢球摆动过程中机械能守恒.侧图乙中 直线斜率的理论值为 (2)由图乙得：直线的斜率为 ,小钢球的 图1 图2 重力为 N(结果均保留2位有效数字). (1)在弹性限度内将钩码缓慢下拉至某一位置，测 (3)该实验系统误差的主要来源是 (单 得此时弹簧的长度为L,接通打点计时器电源.从静 选，填正确答案标号)， 止释放钩码，弹簧收缩，得到了