第5章 实验6 验证机械能守恒定律 (课件PPT)-【状元桥】2026高考物理一轮总复习（湖北专版）

机械能 第五章 实验六　验证机械能守恒定律 实验理论·理清弄明 常见考法·逐点练通 目 录 Contents 实验理论·理清弄明 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 常见考法·逐点练通 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 C 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 40 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 mgh 空气阻力做负功，机械能有损失 较大 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 1.50 1.50 返回目录 高考总复习·物理 　 C 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 挡光片中心 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 重力加速度g 返回目录 高考总复习·物理 　 制 作 者：状元桥 适用对象：高中学生 制作软件：Powerpoint2003、 Photoshop cs3 运行环境：WindowsXP以上操作系统 1．实验目的 验证机械能守恒定律． 2．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． 3．实验器材 打点计时器、交流电源、纸带、复写纸、重物、刻度尺、铁架台(带铁夹)、导线． 4．实验步骤 (1)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电源相连． (2)打纸带 用手竖直提起纸带，使重物停靠在打点计时器下方附近，先接通电源，再松开纸带，让重物自由下落，打点计时器就在纸带上打出一系列的点，取下纸带，换上新的纸带重打几条(3～5条)纸带． (3)选纸带：分两种情况说明 ①若选第1点O到下落到某一点的过程，即用mgh＝mv2来验证，应选点迹清晰，且第1、2两点间距离接近2 mm的纸带(电源频率为50 Hz)． ②用mv－mv＝mghAB验证时，由于重力势能的相对性，处理纸带时选择适当的点为基准点即可． 5．实验结论 在误差允许的范围内，自由落体运动过程机械能守恒． 6．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)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＝mv必定稍小于重力势能的减少量ΔEp＝mghn，改进办法是调整安装的器材，尽可能地减小阻力． 7．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、密度大的材料． (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． (4)测长度，算速度：某时刻的瞬时速度的计算应用vn＝，不能用vn＝或vn＝gt来计算. 命题点一　教材基础实验(自主学习) “落体法”是验证机械能守恒定律的主要方法之一(如图甲)，某次操作得到了如图乙所示的纸带，已知打点周期为T、重锤的质量为m，依次测出了各计时点到第一个计时点O的距离如图乙中所示，请回答下列问题： 　 (1)打A点时重锤的速度表达式vA＝______.若已经计算出A点和E点的速度分别为vA、vE，并且选取A到E的过程进行机械 能守恒定律的验证，则需要验证的关系式为___________________ _________. g(h4－h1)＝v －v (2)如果某次实验时，发现重力势能的减小量比动能的增加量大很多，出现这种现象的原因可能是______(填字母)． A．重物质量测量得不准确 B．因为阻力的作用，所以实验误差很大，但也能验证机械能守恒定律成立 C．打点计时器两个限位孔不在同一条竖直线上，摩擦力或阻力太大导致的 D．实验时出现了先放纸带，后接通电源这样的错误操作导致的 某同学用图甲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220 Hz、30 Hz和40 Hz，打出纸带的一部分如图乙所示． 　　 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他条件进行推算． (1)若从打出的纸带可判定重物匀加速下落，利用f和图乙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___________________，重物下落的加速度的大小为 _______________. (2)已测得x1＝8.89 cm，x2＝9.50 cm，x3＝10.10 cm；当重力加速度大小为9.80 m/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________ Hz. (x1＋x2)f (x3－x1)f2 命题点二　创新拓展实验(师生共研) 为了验证小球在竖直平面内摆动过程的机械能是否守恒，利用如图甲装置，不可伸长的轻绳一端系住一小球，另一端连接力传感器，小球质量为m，球心到悬挂点的距离为L，小球释放的位置到最低点的高度差为h，实验记录轻绳拉力大小随时间的变化如图乙所示，其中Fm是实验中测得的最大拉力值，重力加速度为g，请回答以下问题： 　 (1)小球第一次运动至最低点的过程，重力势能的减少量ΔEp ＝__________，动能的增加量ΔEk＝______________.(均用题中所给字母表示) (2)观察图乙中拉力峰值随时间变化规律，试分析造成这一结果的主要原因：________________________________. (3)为减小实验误差，实验时应选用密度________(选填“较大”或“较小”)的小球． 某实验小组用如图甲所示的实验装置验证机 械能守恒定律．将一钢球用细线系住悬挂在铁架台上，钢球静止于A点．在钢球底部竖直地粘住一片宽度为d的遮光条．在A的正下方固定一光电门，将钢球拉至不同位置由静止释放，遮光条经过光电门的挡光时间t可由计时器测出，取v＝作为钢球经过A点时的瞬时速度．记录钢球每次下落的高度h和计时器示数t，计算并比较钢球在释放点和A点之间重力势能的变化大小ΔEp与动能的变化大小ΔEk，就能验证机械能是否守恒． (1)用ΔEk＝mv2计算钢球动能变化量的大小，用刻度尺测量遮光条宽度，示数如图乙所示，其读数为____________cm.某次测量中，计时器的示数为0.010 0 s，则钢球经过A时的速度v＝____________m/s(保留三位有效数字)． (2)下表为该实验小组的实验结果： ΔEp(×10－2 J) 4.892 9.786 14.69 19.59 29.38 ΔEk(×10－2 J) 5.04 10.1 15.1 20.0 29.8 从表中发现ΔEp与ΔEk之间存在差异，可能造成该差异的原因是______. A．用ΔEp＝mgh计算钢球重力势能的变化大小时，钢球下落高度h为测量释放时钢球球心到球在A点时底端之间的竖直距离 B．钢球下落过程中存在空气阻力 C．实验中所求速度是遮光条的速度，比钢球速度略大 如图甲所示的装置叫作阿特伍德机，用来研究匀变速直线运动的规律．某同学对该装置加以改进后用来验证机械能守恒定律，如图乙所示． (1)实验时，该同学进行了如下操作： ①将质量均为M(A的含挡光片，B的含挂钩)的重物用绳连接后，跨放在定滑轮上，处于静止状态．测量出______________(选填“A的上表面”“A的下表面”或“挡光片中心”)到光电门中心的竖直距离h. ②在B的下端挂上质量为m的物块C，让系统(重物A、B以及物块C)中的物体由静止开始运动，光电门记录挡光片挡光的时间为Δt. ③测出挡光片的宽度d，计算有关物理量，验证机械能守恒定律． (2)如果系统(重物A、B以及物块C)的机械能守恒，应满足的 关系式为_______________________(已知重力加速度为g)． (3)引起该实验系统误差的原因有________________________ ____________________________________________(写一条即可)． mgh＝(2M＋m)2 绳子有一定的质量(滑轮与绳子之间有摩擦、重物运动受到空气阻力等) (4)验证实验结束后，该同学突发奇想：如果系统(重物A、B以及物块C)的机械能守恒，不断增大物块C的质量m，重物B的加速度a也将不断增大，那么a与m之间有怎样的定量关系？a随m增大会趋于一个什么值？请你帮该同学解决： ①写出a与m之间的关系式：__________(要用到M和g)． ②a的值会趋于________________. a＝ $$