6.6++实验七：验证机械能守恒定律+课件+-2027届高考物理一轮复习

第31课时实验七:验证机械能守恒定律1.实验原理(如图所示)通过实验,求出做自由落体运动物体的

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。

重力势能的减少量2.实验器材打点计时器、交变电源、纸带、复写纸、重物、

、铁架台(带铁夹)、导线。刻度尺3.实验过程(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

,再

,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)。

(3)选纸带从打出的几条纸带中选出一条点迹清晰的纸带。(4)进行数据处理并验证。接通电源松开纸带

误差分析1.系统误差:重物和纸带在下落过程中要克服阻力(空气阻力、打点计时器阻力)做功,故ΔEk<ΔEp。2.偶然误差:长度的测量误差,减小误差的方法是测下落距离时都从O点测量,一次将各点对应的下落高度测量完,或者多次测量取平均值。考点一教材原型实验典例1

某班级的同学在实验室利用“自由落体运动”来验证机械能守恒定律。(1)不同组学生在实验操作过程中出现如图所示的四种情况,其中操作正确的是

;B(2)根据打出的纸带,选取纸带上的连续的五个点A、B、C、D、E,根据图乙读出C点对应的刻度值

cm;

乙

丙

(3)如图丙所示,测得点B距起始点O的距离为x0,BC两点间的距离为x1,CD两点间的距离为x2,若相邻两点的打点时间间隔为T,重锤质量为m,根据上述条件计算重锤从释放到打下C点时重力势能减少量ΔEp=mg(x0+x1),动能增加量ΔEk=

;

23.10

(4)小华认为可通过测量重锤下落过程的加速度来验证机械能是否守恒,设O点到测量点的距离为h,v为对应测量点的速度,他做出的v2-h关系图线如图丁所示,由图可得重物下落的加速度a=

m/s2(结果保留三位有效数字);

丁

戊

(5)小明同学误把O'点当作O点,其他操作与小华相同,也绘制出v2-h图像,b是小华作的图线,则小明所作的图线最有可能是

(填写图线上的字母)。9.52a对点演练1

(1)小华利用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。该同学经正确操作得到打点纸带,打点周期为0.02s,在纸带后段每两个计时间隔取一个计数点,依次为1、2、3、4、5、6、7,测量各计数点到第一个打点的距离h,并正确求出打相应点时的速度v。各计数点对应的数据见下表,则打计数点6时的速度v6=

m/s。

计数点1234567h/m0.1240.1940.2790.3800.4970.6300.777v/(m·s-1)

1.942.332.733.13

v2/(m2·s-2)

3.765.437.459.80

3.50请在图乙坐标中,描点作出v2-h图线;由图线可知,重物下落的加速度g'=

m/s2(保留三位有效数字);若当地的重力加速度g=9.80m/s2,根据作出的图线,能粗略验证自由下落的重物机械能守恒的依据是

。9.69图线为通过坐标原点的一条直线,斜率与2g基本相等(2)小明采用如图所示的装置验证机械能守恒定律。提供器材有:气垫导轨(长度为L)、滑块(总质量为m,装有宽度为d的遮光板)、光电门两只(配接数字计时器)、木块若干、米尺。在一次实验中,测出两光电门AB间的距离为L0,导轨顶端距水平面的高度为h,接通气源,让滑块从导轨顶端由静止开始向下运动,读出遮光板通过光电门1的时间为t1,通过光电门2的时间为t2,重力加速度为g。滑块在AB间运动过程验证机械能守恒的表达式可表示为

。实验结果显示,滑块有机械能的损失,原因是要克服空气阻力做功。在右图中,保持其他条件不变,只调整光电门2位置,使L0不断增大,结果表明,平均空气阻力Ff随L0增大而增大,究其本质,说明空气阻力与

有关。

速度考点二拓展创新实验实验原理的创新实验器材的创新

1.利用钢球摆动来验证机械能守恒定律2.利用光电门测定摆球的瞬时速度

1.小球在重力作用下做竖直上抛运动2.利用频闪照片获取实验数据实验过程的创新

1.用光电门测定小球下落到B点的速度2.结合-H图线判断小球下落过程中机械能守恒3.分析实验误差ΔEp-ΔEk随H变化的规律

1.利用系统机械能守恒代替单个物体的机械能守恒2.利用光电门测算滑块的瞬时速度典例2

如图所示,气垫导轨上质量为M的滑块通过轻质细绳绕过滑轮与质量为m的钩码相连,绳子的悬挂点与拉力传感器相连,滑块上遮光条宽度为d。实验时,滑块由静止释放,测得遮光条通过光电门的时间为Δt,拉力传感器的读数为F。不计滑轮轴、滑轮与轻质细绳之间的摩擦。(1)用游标卡尺测量遮光条宽度,其读数为

cm。

(2)甲同学用该装置探究“加速度与合外力的关系”,实验中为减小误差,下列说法正确的是

。

A.调节气垫导轨水平B.钩码的质量要远小于小车质量C.遮光条宽度适当小一些D.动滑轮的质量尽可能小一些0.355AC

对点演练2

某同学利用如图所示装置验证机械能守恒定律。在斜槽轨道的末端B点处安装一个光电门,调节激光束与球心等高,斜槽末端水平,离地面高度h=0.784m。地面上依次铺有白纸、复写纸,让小球从斜槽上某位置A点无初速度释放,通过光电门后落在地面的复写纸上,在白纸上留下打击印。已知当地重力加速度g取9.8m/s2。(1)本实验还需用到的实验器材是

。

A.天平B.停表C.刻度尺(2)用游标卡尺测得小球直径的读数如图所示,则小球直径d=

cm。(3)某次实验测得小球通过光电门的时间为t=15.0ms,则小球通过光电门的