高考物理复习第五章实验六验证机械能守恒定律讲义（含解析）新人教版

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1、实验六　验证机械能守恒定律◆数据处理　方法一：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情况下，ghn＝v，则验证了机械能守恒定律．　方法二：任取两点计算(1)任取两点A、B，测出hAB，算出ghAB.(2)算出v－v的值．(3)在实验误差允许的情况下，若ghAB＝v－v，则验证了机械能守恒定律．　方法三：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方v2，然后以v2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出v2－h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定律．◆误差分析1．减小测量误差：一是测下落

2、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，故动能的增加量ΔEk＝mv必定稍小于重力势能的减少量ΔEp＝mghn，改进办法是调整器材的安装，尽可能地减小阻力．◆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＝，不能用vn＝或vn＝gt来计算．热点一　实验原理与实验操作

3、[典例赏析][典例1]　利用图甲装置做“验证机械能守恒定律”实验．甲(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．速度变化量与势能变化量C．速度变化量与高度变化量(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，得到图乙所示的一条纸带．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.已知当地重力加速度为g，打点

4、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ΔEp＝　________　，动能变化量ΔEk＝　________　.乙(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v＝gt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－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．

5、请你分析论证该同学的判断依据是否正确．[解析]　(1)根据机械能守恒定律可得mgh＝mv2－0，故需要比较动能变化量与势能变化量，A正确．(2)电磁打点计时器使用的是交流电源，故A正确；因为在计算重力势能变化量时，需要用到纸带上两点之间的距离，所以还需要刻度尺，故B正确；根据mgh＝mv2－0可得等式两边的质量抵消，故不需要天平，C错误．(3)重力势能改变量为Ep＝mghB，由于下落过程中是匀变速直线运动，所以可得B点的速度为vB＝，所以ΔEk＝mv＝m2.(4)实验过程中存在空气阻力，纸带运动过程中存在摩擦力，C正确．(5)该同学的判断依据不正确，在重物下落h的过程中，若阻力f恒

6、定，根据mgh－fh＝mv2－0⇒v2＝2h可知，v2－h图象就是过原点的一条直线．要用通过v2－h图象的方法验证机械能是否守恒，还必须看图象的斜率是否接近2g.[答案]　(1)A　(2)AB　(3)－mghB　m2　(4)C　(5)见解析[题组巩固]1．(2019·湖北龙泉中学联考)如图甲所示为验证机械能守恒定律的实验装置示意图．现有的器材为：带铁夹的铁架台、打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、天平、交流电源、刻度尺．回答下列问题．(1)下面列举了该实验的几个操作步骤，其中操作不当的步骤是　________　.A．用天平测出重锤的质量B．按照图示的装置安装器件C．先释放纸带，后接通电

7、源D．测量纸带上某些点间的距离(2)利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值．根据打出的纸带，选取纸带上连续的五个点A、B、C、D、E，测出各点之间的距离如图乙所示．使用交流电的频率为f，则计算重锤下落的加速度的表达式a＝　________　(用x1、x2、x3、x4及f表示)．解析：(1)该实验不需要测量重锤的质量，应先接通电源，后释放纸带，故选A、C.(2)由Δx＝aT2得：a＝＝.答案：(1)AC　(2)2．(2019·重庆一中月考)(1)关于“验证机械能