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单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第五章 机械能及其守恒定律,物理,菜 单,抓纲扣本,落实基础,剖题探法,突破考点,达标训练,技能过关,实验六 验证机械能守恒定律,【实验目的】,验证机械能守恒定律,【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,m,v,2,，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,抓纲扣本,落实基础,【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,),【,实验过程,】,一、实验步骤,1,安装置：按图实,2,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,3,次,5,次实验,【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、打点计时器阻力,),做功，故动能的增加量,E,k,稍小于重力势能的减少量,E,p,，即,E,k,E,p,，这属于系统误差改进的办法是调整器材的安装，尽可能地减小阻力,2,本实验的另一个误差来源于长度的测量，属偶然误差减小误差的方法是测下落距离时都从,0,点量起，一次将各打点对应的下落高度测量完，或者多次测量取平均值,例,1,在,“,验证机械能守恒定律,”,的实验中，某同学利用图实,3,甲中器材进行实验，正确地完成实验操作后，得到一条点迹清晰的纸带，如图乙所示在实验数据处理中，某同学取,A,、,B,两点来验证实验，已知打点计时器每隔,0.02 s,打一个点，图中测量结果记录在下面的表格中,剖题探法,突破考点,考点一,实验数据的处理及误差分析,(1),观察纸带，可知连接重物的夹子应夹在纸带的,_,端,(,选填,“,左,”,或,“,右,”,),；,(2),将表格中未填项目填写完整；,(3),若重物和夹子的总质量为,0.6 kg,，那么在,AB,运动过程中，动能的增加量为,_ J,，重力势能的减少量为,_ J.,(4),实验中误差产生的原因有,_ _,(,写出两个原因即可,),项目,x,1,/cm,A,点瞬时速度,/(m,s,1,),x,2,/cm,B,点瞬时速度,/(m,s,1,),A,、,B,两点间距离,/cm,数据,3.92,0.98,12.80,49.00,答案,(1),左,(2)3.20,(3)2.78,2.94,(4),见解析,例,2,(2013,长春模拟,),某实验小组利用如图实,4,所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒,考点二,创新设计实验,(1),如图实,5,所示，用游标卡尺测得遮光条的宽度,d,_ mm,；实验时将滑块从图示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间,t,1.210,2,s,，则滑块经过光电门时的瞬时速度为,_ m/s.,在本次实验中还需要测量的物理量有：钩码的质量,m,、,_,和,_(,文字说明并用相应的字母表示,),(2),本实验通过比较,_,和,_,在实验误差允许的范围内相等,(,用测量的物理量符号表示,),，从而验证了系统的机械能守恒,解题感悟,本实验为一验证性实验要求根据要验证的物理规律设计实验过程、选择需要测定的物理量，这也是实验创新的根本所在但,“,万变不离其宗,”,，科学、合理地计算出过程动能和势能的变化量再进行比较，是实验的是终目的,1,(2013,太原调研,),一位同学做,“,用自由落体运动验证机械能守恒定律,”,的实验,(1),现有下列器材可供选择：铁架台、电磁打点计时器及复写纸、纸带若干、,4,6 V,低压交流电源、天平、秒表、导线、电键、重锤其中不必要的器材是：,_,；缺少的器材是,_,达标训练,技能过关,(2),根据纸带算出相关各点的速度,v,，量出下落的距离,h,，以,v,2,/2,为纵轴，以,h,为横轴画出的图线应是图实,6,中的,_,答案,(1),天平、秒表毫米刻度尺,(2)C,2,(2012,南宁统考,),某同学利用如图实,7,甲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，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,(1),请在图实,7,乙所示坐标中，描点作出,v,2,h,图线；由图线可知，重锤下落的加速度,g,_ m/s,2,(,保留三位有效数字,),；,(2),若当地的重力加速度,g,9.80 m/s,2,，根据作出的图线，能粗略验证自由下落的重锤机械能守恒的依据是,_,答案,(1),如图所示,9.75(9.69,9.79,均可,),(2)g,与,g,基本相等,3,(2013,湖南十二校联考,),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,0.05 s,闪光一次，图实,8,中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,9.8 m/s,2,，小球质量,m,0.2 kg,，结果保留三位有效数字,),：,时刻,t,2,t,3,t,4,t,5,速度,(m/s),5.59,5.08,4.58,(1),由频闪照片上的数据计算,t,5,时刻小球的速度,v,5,_m/s.,(2),从,t,2,到,t,5,时间内，重力势能增加量,E,p,_J,，动能减少量,E,k,_J.,(3),在误差允许的范围内，若,E,p,与,E,k,近似相等，从而验证了机械能守恒定律由上述计算得,E,p,_,E,k,(,选填,“,”“,”,或,“,”,),，造成这种结果的主要原因是,_,答案,(1)4.08,(2)1.42,1.46 (3),原因见解析,4,用如图实,9,所示的实验装置验证机械能守恒定律实验所用的电源为学生电源，有输出电压为,6 V,的交流电和直流电两种重物从高处由静止开始下落，重物拖着的纸带上有打出的一系列点，对纸带上的点痕进行测量，即可验证机械能守恒定律,(1),下面列举了该实验的几个操作步骤：,A,按照图实,9,所示的装置安装器件；,B,将打点计时器接到电源的,“,直流输出,”,上；,C,用天平测出重物的质量；,D,先释放纸带，后接通电源；,E,测量纸带上某些点间的距离；,F,根据测量的结果计算重物下落过程减少的重力势能是否等于增加的动能,其中没有必要进行的步骤是,_,，操作不当的步骤是,_,(2),利用这个装置也可以测量重物下落的加速度,a,的数值根据打出的纸带，选取纸带上的连续的五个点,A,、,B,、,C,、,D,、,E,，测出各点之间的距离如图实,10,所示使用交流电的频率为,f,，则计算重物下落的加速度的表达式,a,_.(,用,x,1,、,x,2,、,x,3,、,x,4,及,f,表示,),(3),在验证机械能守恒定律的实验中发现，重物减小的重力势能总是大于重物增加的动能，其主要原因是重物和纸带下落过程中存在阻力作用，可以通过该实验装置测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,_,试用这些物理量和纸带上的数据符号表示重物和纸带在下落的过程中受到的平均阻力大小,F,f,_.,解析,(1),步骤,B,是错误的，应该接到电源的,“,交流输出,”,端；步骤,C,不必要，因为根据测量原理，重物的动能和势能中都包含了质量,m,，可以约去；步骤,D,是错误的，应该先接通电源，待打点稳定后再释放纸带,5,(2013,苏北四星级高中联考,),用如图实,11,所示装置验证,m,1,、,m,2,组成的系统机械能守恒,m,2,从高处由静止开始下落，,m,1,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实,12,给出的是实验中获取的一条纸带：,0,是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有,4,个点,(,图中未标出,),，计数点间的距离如图所示已知,m,1,50 g,、,m,2,150 g(,g,取,9.8 m/s,2,，所有结果均保留三位有效数字,),(1),在纸带上打下计数点,5,时的速度,v,5,_m/s,；,(2),在打点,0,5,过程中系统动能的增量,E,k,_J,，系统势能的减少量,E,p,_J,；,答案,(1)2.40,(2)0.576,0.588,(3)9.70,.,（,.,.,）成立于,2004,年，专注于企业管理培训。,提供,60,万企业管理资料下载，详情查看：,http:/
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