【南方新课堂】高考物理总复习 实验六验证机械能守恒定律配套课件

1、实验六：验证机械能守恒定律1实验目的：验证机械能守恒定律故只需借助打点计时器，通过纸带测出重物某时刻的下落高度h 和该时刻的瞬时速度 v，即可验证机械能是否守恒测定第 n 点的瞬时速度的方法：测出第 n 点相邻的前、后图 s6-13实验器材：铁架台(带铁夹)、打点计时器、重锤(带纸带夹子)、纸带若干、复写纸片、导线、刻度尺和学生电源4实验步骤(1)安装、准备：按如图 s6-2 装置把打点计时器安装在铁架台上，用导线把打点计时器与学生电源连接好把纸带的一端用夹子固定在重物上，另一端穿过计时器限位孔，用手竖直提起纸带使重物停靠在打点计时器附件(2)打纸带：先接通电源，后释放纸带，让重物带着纸带自由

2、下落，这样计时器就在纸带上打下了一系列点，更换纸带重复上述步骤做 35 次实验用 mv2mgh来验证时，应选点迹清晰，且1、2两点(3)选纸带：分两种情况来说明间距离小于或接近 2 mm 的纸带若 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12处理纸带时，应选择适当的点作为基准点，这样纸带上打出的第 1、2 两点间的距离是否为 2 mm 就无关紧要了，所以只要后面的点迹清晰就可选用图 s6-2【自主检测】1(2013 年广东六校联考)在用落体法“验证机械能守恒定律”的实验中，根据电磁打点计时器打出的纸带如图 s6-

3、3 所示(1)选取纸带上打出的连续五个点 a、b、c、d、e，测出a点距起点 o 的距离为 x0，点 a、c 间的距离为 x1，点 c、e 间的距离为 x2，交流电的周期为 t，则根据这些条件计算重锤下落的加速度 a 的表达式为：a_；打 c 点时重锤的速度 vc_.图 s6-3(2)在实验中发现，重锤减少的重力势能总是大于重锤增加的动能，其原因主要是因为在重锤下落过程中存在着阻力的作用，我们可以通过该实验装置测定该阻力的大小若已知当地重力加速度为 g，还需要测量的物理量是_(写出名称和符号 ) ，重锤在下落过程中受到的平均阻力的大小 f _.热点 1基本实验操作和数据处理【例 1】(2013

4、 年增城一模)在验证机械能守恒定律实验中：(1)关于本实验的叙述中，正确的有()a需用天平测出重锤的质量b验证机械能是否守恒必须先确定重力势能的参考平面c打点计时器用四节干电池串联而成的电池组作为电源d打点计时器安装时要使两限孔位于同一竖直线上并安装稳定，以减少纸带下落过程中的阻力(2)验证机械能是否守恒时，实验中计算某一点的速度，甲_同学的计算方法更符合实验要求(3)本实验中引起误差的主要原因是_.(4)丙同学按照正确的操作，纸带如图 s6-4 所示其中 o是起始点，a、b、c 是打点计时器连续打下的 3 个点该同学用毫米刻度尺测量o到a、b、c各点的距离，并记录在图中(单位：cm)图 s6

5、-4这三个数据中不符合读数要求的是_ ，应记作_cm. 重锤下落过程中的实际加速度 a _m/s2.(结果保留两位有效数字)解析：(1)因为我们是比较mgh、 mv2的大小关系，故m可思路导引：实验中若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的速度从功能关系的角度知道实验存在的误差约去比较，不需要用天平故 a 错误验证机械能守恒不需要先确定重力势能的参考平面，故 b 错误；打点计时器使用交流电源，故 c 错误；打点计时器安装时要使两限孔位于同一竖直线上并安装稳定，以减少纸带下落过程中的受到阻力，故 d 正确12(2)在验证机械能守恒的实验中，

6、由于存在阻力物体实际下落的加速度小于重力加速度，所以不应当用重力加速度 g 来表示某位置的速度，根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上点时小车的瞬时速度大小，所以乙同学的计算方法更符合实验要求(3)本实验中引起误差的主要原因是重锤下落过程中存在着阻力作用(4)毫米刻度尺测量长度，要求估读即读到最小刻度的下一位这三个数据中不符合有效数字读数要求的是 15.7，应记作15.70 cm，根据hgt2将h(15.7012.42) cm(12.429.51) cm，t0.02 s，带入解得 g9.3 m/s2.答案：(1)d (2)乙(3)重锤下落过程中存在着阻力作用

7、(4)h315.709.3拓展提升：(1)本题属于对实验原理的直接考查，应准确掌握实验的目的及实验原理分析需要记录的内容，在学习中绝不能死记硬背(2)纸带问题的处理是力学实验中常见的问题，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的速度【触类旁通】1(2014 年广州一模)“验证机械能守恒定律”的实验中如图 s6-5 甲所示是打点计时器打出的一条纸带，选取其中连续的计时点标为 a、b、cg、h、i，对 bh 段进行研究图 s6-5重力加速度为g，为完成实验，要比较 与_(用字(1)已知打点计时器电源频率为 50 hz，则纸带上打相邻两点的时间间

8、隔为_(2)用刻度尺测量距离时如图乙所示，读出 a、c 两点间距为_cm，b 点对应的速度 vb_m/s.(结果保留三位有效数字)(3)若 h 点对应的速度为 vh，重物下落的高度为 hbh，当地母表示)大小答案：(1)0.02 s1.35(1.331.36 均可)(2)5.40(5.335.43 均可)热点 2创新实验【例 2】(2013 年新课标卷)某同学利用下述装置对轻质弹簧的弹性势能进行探究：一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一小球接触而不固连；弹簧处于原长时，小球恰好桌面边缘，如图 s6-6 甲所示向左推小球，使弹簧压缩一段距离后由静止释放；小球离开桌面后落到水平地

9、面通过测量和计算可求得弹簧被压缩后的弹性势能甲乙s6-6回答下列问题：(1)本实验中可认为，弹簧被压缩后的弹性势能 ep 与小球抛出时的动能 ek 相等已知重力加速度大小为 g.为求得 ek，至少需要测量下列物理量中的_(填正确选项)a小球的质量b小球抛出点到落地点的水平距离 sc桌面到地面的高度 hd弹簧的压缩量xe弹簧原长 l0(2)用所选取的测量量和已知量表示 ek，ek_.(3)图乙中的直线是实验测量得到的 sx 图线从理论上可推出，如果 h 不变，m 增加，sx 图线的斜率会_(填“增大”“减小”或“不变”)如果 m 不变，h 增加，sx图线的斜率会_(填“增大”“减小”或“不变”)

10、由图乙中给出的直线关系和 ek 的表达式可知，ep 与x 的_次方成正比思路导引：本题主要考查弹性势能的探究和平抛运动的相关知识，意在考查学生灵活应用知识解决问题的能力解析：(1)利用平抛运动规律，测量出平抛运动的初速度 v.测量小球抛出点到落地点的水平距离 s，桌面到地面的高度 h.根据动能公式，为求得 ek，还需要测量小球的质量m，所以正确选项是 abc.(3)弹簧的压缩量x 越大，弹性势能越大，小球抛出时的动能越大，所以 s 与x 成正比如果 h 不变，m 增加，sx图象斜率会减小如果 m 不变，h 增加，sx 图象斜率会增大所以弹簧被压缩后的弹性势能 ep 与x 的二次方成正比答案：(1)abc (2)mgs24h(3)减小 增大 2方法技巧：解答此类题要利用相关物理规律列出方程，再结合题给图象进行解答【触类旁通】2(2013 年江门高三模拟)某实验小组利用光电计时器验证物块沿斜面下滑过程中机械能守恒，实验装置如图 s6-7 甲所示让物块从斜面顶端滑下，若测得物块在通过 a、b 光电门时的速度为 v1 和 v2，a、b 之间的距离为 l，斜面的倾角为，重力加速度为