高考物理一轮复习 第五章 第6课 实验 验证机械能守恒定律练习-人教版高三全册物理试题.doc
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1、第6课实验:验证机械能守恒定律一、实验目的验证机械能守恒定律二、实验原理1在只有重力做功的自由落体运动中,物体的重力势能和动能互相转化,但总的机械能保持不变若物体某时刻瞬时速度为v,下落高度为h,则重力势能的减少量为mgh,动能的增加量为mv2,看它们在实验误差允许的范围内是否相等,若相等则验证了机械能守恒定律2速度的测量:做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度等于相邻两点之间的平均速度v12t.计算打第n个点速度的方法:测出第n个点与相邻前后点间的距离sn和sn1,由公式vn或vn算出,如图所示三、实验器材铁架台(含铁夹),打点计时器,学生电源,纸带,复写纸,导线,毫米刻度尺,重物(带纸带夹)四
2、、实验步骤1安装置:按图所示将检查、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35次实验3选纸带:分两种情况说明(1)用mvmghn验证时,应选点迹清晰,且第1、2两点间距离小于或接近2 mm的纸带若第1、2两点间的距离大于2 mm,这是由于先释放纸带后接通电源造成的这样,第1个点就不是运动的起始点了,这样的纸带不能选(2)用mvmvmgh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,这样纸带上打出
3、的第1、2两点间的距离是否大于2 mm就无关紧要了,所以只要后面的点迹清晰就可选用五、数据处理1测量计算在起始点标上0,在以后各点依次标上1、2、3,用刻度尺测出对应下落高度h1、h2、h3.利用公式vn计算出点1、点2、点3、的瞬时速度v1、v2、v3.2验证守恒法一:利用起始点和第n点计算代入ghn和v,如果在实验误差允许的条件下,ghnv,则机械能守恒法二:任取两点计算(1)任取两点A、B测出hAB,算出ghAB.(2)算出vv的值(3)在实验误差允许的条件下,如果ghABvv,则机械能守恒定律是正确的法三:图象法从纸带上选取多个点,测量从第一点到其余各点的下落高度h,并计算各点速度的平
4、方v2,然后以v2为纵轴,以h为横轴,根据实验数据绘出v2h图线若在误差允许的范围内图象是一条过原点且斜率为g的直线,则验证了机械能守恒六、注意事项1打点计时器要稳定地固定在铁架台上,打点计时器平面与纸带限位孔调整到竖直方向,以减小摩擦阻力2重物要选用密度大、体积小的物体,这样可以减小空气阻力的影响,从而减小实验误差3实验中,需保持提纸带的手不动,且保证纸带竖直,待接通电源,打点计时器工作稳定后,再松开纸带4速度不能用vngtn或vn计算,重物下落的高度h,也只能用刻度尺直接测量,而不能用hngt或hn计算得到七、误差分析1本实验中因重物和纸带在下落过程中要克服各种阻力(空气阻力、打点计时器阻
5、力)做功,故动能的增加量Ek稍小于重力势能的减少量EP,即Ekmv2 Bmghmv2Cmghmv2 D以上均有可能解析:重物下落需克服阻力做功,因此机械能不守恒,重物减少的重力势能一部分转化为动能,另一部分用于克服摩擦力做功而转化为内能,故减小的重力势能大于增加的动能选项A正确2关于利用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验,以下说法正确的是DA实验中摩擦是不可避免的,因此纸带越短越好,因为纸带越短,克服摩擦力做的功就越少,误差就越小B实验时需称出重锤的质量C纸带上第1、2两点间距若不接近2 mm,则无论怎样处理实验数据,实验误差都一定较大D处理打点的纸带时,可以直接利用打点计时器打出的实际点迹
6、,而不必选取计数点解析:纸带过短,长度测量的相对误差较大,选项A错误;由mv2mgh知,只需验证v2gh即可,不必测量重锤质量,选项B错误;对C选项中的纸带,可选点迹清晰、距离合适的任两点M、N,通过计算Ekmvmv与mghMN比较,实验误差不一定大,选项C错误;自由落体运动加速度较大,除去1、2两点,其他相邻两点间的距离均大于或远大于2 mm,用毫米刻度尺测量完全可以,不必选取计数点,选项D正确3如图甲是某实验小组验证钩码和滑块组成的系统机械能守恒的实验装置,图中的气垫导轨被水平地固定在实验台上(1)实验中,用螺旋测微器测量遮光条的宽度d,测量结果如图乙所示,则遮光条的宽度d_mm.(2)实
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