高考物理复习 高效学习方略 实验6 验证机械能守恒定律课件

一、实验目的验证机械能守恒定律三、实验器材铁架台、夹子、打点计时器、学生电源、纸带及复写纸片、毫米刻度尺、重物(可用钩码代替)、导线四、实验步骤1安装置：按图将检查、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35次实验五、注意事项1打点计时器要稳定地固定在铁架台上，打点计时器平面与纸带限位孔调整在竖直方向，以减小摩擦阻力2应选用质量和密度较大的重物，增大重力可使阻力的影响相对减小，增大密度可以减小体积，使空气阻力减小3实验中，需保持提纸带的手不动，且保证纸带竖直，待接通电源、打点计时器工作稳定后，再松开纸带4测下落高度时，要从第1个打点测起，并且各点对应的下落高度要一次测量完六、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、打点计时器的阻力)做功，故动能的增加量Ek稍小于重力势能的减少量Ep，即EkEp，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办法是测下落距离时都从0点量起，将各打点对应的下落高度一次测量完；或者通过多次测量取平均值来减小误差七、实验改进1物体的速度可以用光电计时器测量，以减小由于测量和计算带来的误差2整个实验装置可以放在真空的环境中操作，如用牛顿管和频闪照相进行验证，以消除由于空气阻力作用而带来的误差3可以利用气垫导轨来设计该实验，以减小由于摩擦带来的误差要点一实验器材、误差分析【例1】(2010全国新课标理综)如图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、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、天平回答下列问题： (1)为完成此实验，除了所给的器材，还需要的器材有_(填选项前的字母) A米尺B秒表 C012 V的直流电源 D012 V的交流电源 (2)实验中误差产生的原因有_ _.(写出两个原因)解析(1)打点计时器需要交流电源，测量高度h和纸带上计数点之间的距离需要米尺所以选A、D.(2)此实验主要误差来源有两方面：摩擦阻力；测量误差【答案】(1)AD(2)纸带和打点计时器之间有摩擦；用米尺测量纸带上点的位置时读数有误差要点二实验数据处理【例2】(2011海南物理)现要通过实验验证机械能守恒定律实验装置如图甲所示：水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨； 导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的砝码相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上B点有一光电门，可以测试遮光片经过光电门时的挡光时间t，用d表示A点到导轨低端C点的距离，h表示A与C的高度差，b表示遮光片的宽度，x表示A、B两点的距离，将遮光片通过光电门的平均速度看做滑块通过B点时的瞬时速度用g表示重力加速度完成下列填空和作图12345x(m)0.6000.8001.0001.2001.400t(s)8.227.176.445.855.431/t2(104s2)1.481.952.412.923.39(2)第1和第5个数据点及所作直线见下图直线的斜率约为k2.36104 m1s2. 1下列关于“验证机械能守恒定律”实验的实验误差的说法中，正确的是() A重锤质量的称量不准会造成较大误差 B重锤质量选用得大些，有利于减小误差 C重锤质量选用得较小些，有利于减小误差 D先释放纸带后接通电源会造成较大误差2在利用重锤自由下落来验证机械能守恒定律的实验中，产生误差的主要原因是()A重锤下落的高度大于测量值B重锤下落的高度小于测量值C重锤实际末速度v大于gt(g为重力加速度，t为下落时间)D重锤实际末速度v小于gt解析D重锤下落的实际高度与测量值之间肯定存在误差，但到底是大于还是小于测量值不一定，所以A、B错；由于纸带与限位孔之间的摩擦及空气阻力的存在，重锤下落过程中加速度小于g，实际末速度要小于gt，故D对，C错 3关于“验证机械能守恒定律”的实验中，以下说法正确的是() A实验中摩擦是不可避免的，因此纸带越短越好，因为纸带越短，克服摩擦力做的功就越小，误差就越小 B称出重物的质量，是不可缺少的步骤 C纸带上第1、2两点间距若不接近2 mm，无论怎样处理实验数据，实验误差一定较大 D处理打完点的纸带时，可以直接利用打点计时器打出的实际点迹，而不必采用“计数点”的方法4(2010安徽理综)利用图示装置进行验证机械能守恒定律的实验时，需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h.某班同学利用实验得到的纸带，设计了以下四种测量方案：d用刻度尺测出物体下落的高度h，根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v.以上方案中只有一种正确，正确的是_(填入相应的字母)解析d在验证机械能守恒定律的实验中不能将物体下落的加速度看做g，只能把它当做未知的定值，所以正确方案只有d项5(2011广州模拟)在研究弹簧的弹性势能与弹簧长度改变量的关系的实验中，弹簧长度的改变量可以利用刻度尺直接测量得到，而弹性势能的大小只能通过物理原理来间接测量现有两组同学分别按图甲(让钢球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放，使钢球沿水平方向射出桌面)和图乙(让滑块向左压缩弹簧一段距离后由静上释放，使滑块在气垫导轨上向右运动，通过相应的测量仪器可以测出滑块脱离弹簧后的速度)两组不同的测量方案进行测量 请写出图甲方案中弹性势能与小球质量及图中各量之间的关系Ep_；图乙方案中除了从仪器上得到滑块脱离弹簧后的速度外还要直接测量的量为_；两种方案的共同点都是将弹性势能的测量转化为对_能的测量 6在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，使质量为m1.00 kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带如图所示，O为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取连续点中的三个点已知打点计时器每隔0.02 s打一个点，当地的重力加速度为g9.80 m/s2，那么： (1)根据图上所得的数据，应取图中O点到_点来验证机械能守恒定律 (2)从O点到(1)问中所取的点，重物重力势能的减少量Ep_J，动能增加量Ek_J(结果取3位有效数字)【答案】(1)B(2)1.881.86(3)A 7利用如图所示的装置验证机械能守恒定律图中AB是固定的光滑斜面，斜面的倾角为30，1和2是固定在斜面上适当位置的两个光电门，当光电门中有物体通过时与它们连接的光电计时器(都没有画出)能够显示挡光时间让滑块从斜面的顶端滑下，光电门1、2各自连接的光电计时器显示的挡光时间分别为5.00102 s、2.00102 s已知滑块质量为2.00 kg，滑块沿斜面方向的长度为5.00 cm，光电门1和2之间的距离为0.54 m，g9.80 m/s2，取滑块经过光电门时的速度为其平均速度 (1)滑块通过光电门1时的速度v1_m/s，通过光电门2时的速度v2_m/s. (2)滑块通过光电门1、2之间的动能增加量为_J，重力势能的减少量为_J.【答案】(1)12.5(2)5.255.292