高考物理一轮复习专题五实验六：验证机械能守恒定律课件.ppt

实验六：验证机械能守恒定律 一、基本原理与操作 二、误差分析 1.减小测量误差：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. 2.误差来源：由于重物和纸带下落过程中要克服阻力做功， 三、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＝ 考点 1 基本实验原理与实验操作的考查 【典题 1】(2017 年天津卷)如图 S6-1 所示，打点计时器固 定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此 装置验证机械能守恒定律. 图 S6-1 (1)对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是 _______. A.重物选用质量和密度较大的金属锤 B.两限位孔在同一竖直面内上下对正 C.精确测量出重物的质量 D.用手托稳重物，接通电源后，撤手释放重物 (2)某实验小组利用上述装置将打点计时器接到 50 Hz 的交 流电源上，按正确操作得到了一条完整的纸带，由于纸带较长， 图中有部分未画出，如图 S6-2 所示.纸带上各点是打点计时器打 出的计时点，其中 O 点为纸带上打出的第一个点.重物下落高度 应从纸带上计时点间的距离直接测出，利用下列测量值能完成 验证机械能守恒定律的选项有____________. 图 S6-2 A.OA、AD 和 EG 的长度 C.BD、CF 和 EG 的长度 B.OC、BC 和 CD 的长度 D.AC、BD 和 EG 的长度 解析：(1)重物选用质量和密度较大的金属锤，能够减小空 气阻力的影响，以减小误差，A 正确；两限位孔在同一竖直面 内上下对正，减小纸带和打点计时器之间的阻力，以减小误差， 物质量可以消掉，无需精确测量出重物的质量，C 错误；用手 托稳重物，接通电源后，撤手释放重物对减小实验误差无影响， D 错误. 答案：(1)AB (2)BC 方法技巧：(1)安装打点计时器时要竖直架稳，使两限位孔 在同一竖直平面内以减少摩擦阻力. (2)重物应选用质量大、体积小、密度大的材料. (3)应先接通电源，让打点计时器正常工作后，再松开纸带 让重物下落. (4)纸带长度应选用 60 cm 左右为宜，应选用点迹清晰的纸 带进行测量. 考点 2 数据处理与误差分析 【典题 2】(2016 年北京卷)利用如图 S6-3 所示装置做“验 证机械能守恒定律”实验. 图 S6-3 (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.速度变化量和势能变化量 C.速度变化量和高度变化量 (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，得到如图 S6-4 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. 图 S6-4 已知当地重力加速度为 g，打点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＝__________. (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.请你分析论证 该同学的判断依据是否正确. 本实验可从多个角度进行创新： (1)实验器材的创新： ①利用光电门测出挡光条通过光电门的时间Δt，从而利用 ②利用气垫导轨代替长木板，减小阻力对实验结果的影响. (2)实验数据处理的创新：将滑块、挡光条、托盘和砝码看