2020年高考物理一轮复习专题五实验六：验证机械能守恒定律.ppt

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1、实验六：验证机械能守恒定律,一、基本原理与操作,二、误差分析,1.减小测量误差：一是测下落距离时都从0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，,三、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平面内以减少摩擦阻力.2.重物密度要大：重物应选用质量大、体积小、密度大的材料.3.一先一后：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,考点1,基本实验原理与实验操作的考查,【典题1】(2017年天津卷)如图S6-1所示，打点计

2、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.图S6-1,(1)对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是,_.,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C.精确测量出重物的质量,D.用手托稳重物，接通电源后，撤手释放重物,(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S6-2所示.纸带上各点是打点计时器打出的计时点，其中O点为纸带上打出的第一个点.重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出，利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有

3、_.图S6-2,A.OA、AD和EG的长度C.BD、CF和EG的长度,B.OC、BC和CD的长度D.AC、BD和EG的长度,解析：(1)重物选用质量和密度较大的金属锤，能够减小空气阻力的影响，以减小误差，A正确；两限位孔在同一竖直面内上下对正，减小纸带和打点计时器之间的阻力，以减小误差，,物质量可以消掉，无需精确测量出重物的质量，C错误；用手托稳重物，接通电源后，撤手释放重物对减小实验误差无影响，D错误.,答案：(1)AB(2)BC,方法技巧：(1)安装打点计时器时要竖直架稳，使两限位孔,在同一竖直平面内以减少摩擦阻力.,(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

4、点计时器正常工作后，再松开纸带,让重物下落.,(4)纸带长度应选用60cm左右为宜，应选用点迹清晰的纸,带进行测量.,考点2,数据处理与误差分析,【典题2】(2016年北京卷)利用如图S6-3所示装置做“验证机械能守恒定律”实验.图S6-3,(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.速度变化量和势能变化量C.速度变化量和高度变化量(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_.,A.交流电源,B.刻度尺,C.天平(含砝码),(3)实验中，先接通电源，再释放重物，得到如图S6

5、-4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.,图S6-4,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，重物的重力势能变化量Ep_，动能变化量Ek_.,(4)大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动,能的增加量，原因是_.A.利用公式vgt计算重物速度B.利用公式v计算重物速度C.存在空气阻力和摩擦阻力的影响D.没有采用多次实验取平均值的方法,(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-

6、h图象，并做如下判断：若图象是一条过原点的直线，则重物下落过程中机械能守恒.请你分析论证该同学的判断依据是否正确.,本实验可从多个角度进行创新：(1)实验器材的创新：,利用光电门测出挡光条通过光电门的时间t，从而利用,利用气垫导轨代替长木板，减小阻力对实验结果的影响.,(2)实验数据处理的创新：将滑块、挡光条、托盘和砝码看,作一个系统来验证系统机械能守恒.,(3)本实验还可以从以下两个方面创新：,整个实验装置可以放在真空的环境中操作，如用牛顿管和频闪照相进行验证，以消除由于空气阻力作用而带来的误差.,考向1,利用光电门验证机械能守恒定律,【典题3】(2018届皖南八校第三次联考)某实验小组的同

7、学利用落体法验证机械能守恒定律，实验装置如图S6-5甲所示，该小组的同学完成了如下的操作：,甲,乙图S6-5,(1)首先利用螺旋测微器测出了小球的直径，其示数如图乙,所示，则该小球的直径d_cm.,(2)将该小球由光电门1的正上方无初速度释放，测得小球先后通过光电门1和光电门2所用的时间为t1和t2，则小球通过两光电门的速度分别为v1_，v2_.(用所测量的物理量符号表示),(3)该小组的同学测出了两光电门之间的距离为H，重力加速度用g表示，若小球的机械能守恒，则需要验证的关系式为_.(结果用所测量的物理量符号表示),解析：(1)小球直径：d3.5mm0.01mm30.03.800mm0.38

8、00cm.,考向2,对两个物体组成的系统验证机械能守恒,【典题4】用如图S6-6甲所示的实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒.m2从高处由静止开始下落，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，0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出)，所用电源的频率为50Hz.已知m150g、m2150g.(结果均保留两位有效数字)，则：,甲,乙,丙,图S6-6(1)在纸带上打下计数点5时的速度v5_m/s.(2)在打下0点到第5点的过程中系统动能的增量Ek_J，系统重力势能的减少量Ep_J.(当地的重力加速度g取10m/s2),解得g9.7m/s2.,答案：(1)2.4(2)0.58,0.60(3)9.7,