第四章 实验5 验证机械能守恒定律-【导与练】2024高考物理一轮复习高中总复习第1轮教学课件PPT（新教材，鲁科版）

实验5　验证机械能守恒定律 梳理必备知识 回归教材 一、实验目的 验证机械能守恒定律。 二、实验原理 通过实验,求出做自由落体运动的物体重力势能的减少量和相应过程动能的增加量,若二者相等,说明机械能守恒,从而验证机械能守恒定律。 三、实验器材 打点计时器、电源、纸带、复写纸、重物(带夹子)、刻度尺、铁架台(带铁夹)、导线。 四、实验步骤 1.安装置:按实验原理图将检查、调整好的打点计时器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.测量误差:减小测量误差的方法,一是测下落距离时都从0点量起,用刻度尺一次将所打各点对应的下落高度测量完,二是多测几次取平均值。 2.系统误差: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增必定稍小于重力势能的减少量ΔEp减,改进办法是调整安装的器材,尽可能地减小阻力。 六、注意事项 1.安装打点计时器时要竖直架稳,使其两限位孔在同一竖直平面内,以减少摩擦阻力。 2.应选用质量大、体积小、密度大的重物。 3.应先接通电源,让打点计时器正常工作后,再松开纸带让重物下落。 提升关键能力 突破考点 考点一　基础性实验 [例1] [实验原理与操作] 利用如图甲所示装置做“验证机械能守恒定律”的 实验。 (1)为验证机械能是否守恒,需要比较重物下落过程中任意两点间的　　　。  A.动能变化量与势能变化量 B.速度变化量与势能变化量 C.速度变化量与高度变化量 解析:(1)为验证机械能是否守恒,需要比较重物下落过程中任意两点间的动能变化量和重力势能的变化量,故A正确,B、C错误。 答案:(1)A　 [例1] [实验原理与操作] 利用如图甲所示装置做“验证机械能守恒定律”的 实验。 (2)除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、电磁打点计时器、导线及开关 外,在下列器材中,还必须使用的两种器材是　　　。(多选)  A.交流电源 B.刻度尺 C.天平(含砝码) 解析:(2)打点计时器需接交流电源;验证动能的增加量和重力势能的减少量是否相等,两边都有质量,可以约去,不需要用天平测量重物质量,实验时需要用刻度尺测量纸带上点迹间的距离,从而得出下落的高度,计算出瞬时速度,故A、B正确,C错误。 答案:(2)AB　　 [例1] [实验原理与操作] 利用如图甲所示装置做“验证机械能守恒定律”的 实验。 (3)实验中,先接通电源,再释放重物,得到如图乙所示的一条纸带。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。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,重物的重力势能减少量ΔEp= 　,动能增加量ΔEk= 。  [例1] [实验原理与操作] 利用如图甲所示装置做“验证机械能守恒定律”的 实验。 解析:(4)实验中重力势能的减少量大于动能的增加量,原因是存在空气阻力和摩擦力的影响,故C正确,A、B、D错误。 答案:(4)C　 [例1] [实验原理与操作] 利用如图甲所示装置做“验证机械能守恒定律”的 实验。 (5)某同学想用下述方法研究机械能是否守恒,在纸带上选取多个计数点,测量它们到起始点O的距离h,计算对应计数点的重物速度v,描绘v2-h图像,并做如下判断:若图像是一条过原点的直线,则重物下落过程中机械能守恒。该同学的判断是否正确:　　　　(选填“正确”或“不正确”)。   答案:(5)不正确 (3)如果验证任意两个计数点间重力势能的减少量与动能的增加量是否相等时,所选的纸带只要点迹清晰即可,第1、2两点间距不一定约为2 mm。 [例2] [数据处理与误差分析] 如图甲,打点计时器固定在铁架台上,使重物带动纸带从静止开始自由下落,利用此装置验证机械能守恒定律。 解析:(1)因为打点计时器就是计时工具,则该实验中不需要秒表,由于质量可以约掉,故不需要天平。 (1)某同学列举实验中用到的实验器材为:铁架台、打点计时器、纸带、秒表、交流电源、导线、重锤、天平。其中不必要的是　　　　　　。 答案:(1)秒表、天平 [例2] [数据处理与误差分析] 如图甲,打点计时器固定在铁架台上,使重物带动纸带从静止开始自由下落,利用此装置验证机械能守恒定律。 (2)在一次实验中,质量为1 kg的重物自由下落,在纸带上打出一系列的点,如图乙所示。若纸带相邻两个点之间时间间隔为0.02 s,从起点O到打下计数点B的过程中,重力势能减少量ΔEp=　　　　J,此过程中物体动能的增加量ΔEk= 　　J(g取9.8 m/s2,结果均保留