《创新设计》年高考总复习(安徽专版)-6课件

第6讲实验七验证机械能守恒定律误差分析1．减小测量误差：办法：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．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．热点一实验器材的选择及误差分析【典例1】

做“验证机械能守恒定律”实验，完成下列问题： (1)从下列器材中选出实验时所用的器材(填写编号)________． A．打点计时器(包括纸带)B．重锤C．天平D．毫米刻度尺E．秒表F．运动小车

(2)打点计时器的安装要求________；开始打点计时的时候，应先________，然后________．(3)计算时对所选用的纸带要求是________．(4)实验中产生系统误差的主要原因是________，使重锤获得的动能往往________．为减小误差，悬挂在纸带下的重锤应选择__________________________．解析(1)选出的器材有：打点计时器(包括纸带)、重锤、毫米刻度尺，编号分别为：A、B、D.注意因mgh＝mv2，m可约去，故不需要用天平测重锤的质量．(2)打点计时器安装时，两个限位孔在同一竖直线上，这样才能使重锤在自由落下时，受到的阻力较小，开始打点计时时，应先给打点计时器通电打点，然后再释放重锤，让它带着纸带一同落下．(3)所选的纸带点迹清晰．(4)产生系统误差的主要原因是纸带通过打点计时器时存在摩擦力的作用，使得重锤获得的动能往往小于它所减少的重力势能，为减小误差，重锤应选密度大一些的．答案见解析【变式跟踪1】用如图5-6-1甲所示的装置“验证机械能守恒律”．图5-6-1(1)下列物理量需要测量的是________，通过计算得到的是________(填写代号)．A．重锤质量B．重力加速度C．重锤下落的高度D．与下落高度对应的重锤的瞬时速度(2)设重锤质量为m、打点计时器的打点周期为T、重力加速度为g.图乙是实验得到的一条纸带，A、B、C、D、E为相邻的连续点．根据测得的x1、x2、x3、x4写出重锤由B点到D点势能减少量的表达式________，动能增量的表达式________．由于重锤下落时要克服阻力做功，所以该实验的动能增量总是________(填“大于”、“等于”或“小于”)重力势能的减少量．热点二实验数据的处理及分析【典例2】

用如图5-6-2甲所示实验装置验证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．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，每相邻两个计数点间还有4个点(图中未标出)，计数点间的距离如图乙所示．已知m1＝50g、m2＝150g，则(g取10m/s2，结果保留两位有效数字)图5-6-2图5-6-3

答案(1)2.4(2)0.580.60在误差允许的范围内，m1、m2组成的系统机械能守恒(3)9.7【变式跟踪2】

(2012·南京模拟)某实验小组在做“验证机械能守恒定律”实验中，提出了如图5-6-4所示的甲、乙两种方案：甲方案为用自由落体运动进行实验，乙方案为用小车在斜面上下滑进行实验．图5-6-4(1)组内同学对两种方案进行了深入的讨论分析，最终确定了一个大家认为误差相对较小的方案，你认为该小组选择的方案是________，理由是____________.(2)若该小组采用图甲的装置打出了一条纸带如图5-6-5所示，相邻两点之间的时间间隔为0.02s，请根据纸带计算出B点的速度大小________m/s(结果保留二位有效数字)．图5-6-5(3)该小组内同学们根据纸带算出了相应点的速度，作出v2h图线如图5-6-6所示，请根据图线计算出当地的重力加速度g＝________m/s2(结果保留两位有效数字)．图5-6-6答案(1)甲采用乙图实验时，由于小车和斜面间存在摩擦力的作用，且不能忽略，所以小车在下滑过程中机械能不守恒，故乙图不能用来验证机械能守恒定律(2)1.37(3)9.7或9.8【典例3】利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置示意图如图5-6-7所示：图5-6-7(1)实验步骤①将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1m，将导轨调至水平；②用游标卡尺测量挡光条的宽度l＝9.30mm；③由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离s＝______cm；④将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2；⑤从数字计时器(图中未画出)上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间Δt1和Δt2；⑥用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝码的总质量m.

(2)用表示直接测量量的字母写出下列所示物理量的表达式①滑块通过光电门1和光电门2时瞬时速度分别为v1＝________和v2＝________.②当滑块通过光电门1和光电门2时，系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能分别为Ek1＝________和Ek2＝________.③在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少ΔEp＝________(重力加速度为g)．(3)如果ΔEp＝________，则可认为验证了机械能守恒定律．【变式跟踪3】某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律．频闪仪每隔0.05s闪光一次，如图5-6-8所标数据为实际距离，该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表(当地重力加速度取9.8m/s2，小球质量m＝0.2kg，结果保留3位有效数字)图5-6-8(1)由频闪照片上的数据计算t5时刻小球的速度v5＝________m/s；(2)从t2到t5时间内，重力势能增量ΔEp＝______J，动能减少量ΔEk＝______J；(3)在误差允许的范围内，若ΔEp与ΔEk近似相等，即可验证了机械能守恒定律．由上述计算得ΔEp________Ek(选填“＞”“＜”或“＝”)，造成这种结果的主要原因是_____________________________________时刻T2t3t4t5速度(m/s)4.994.483.98预测高考命题视角 以本实验为背景，通过改变实验条件、实验仪器设置题目，