试验06验证机械能守恒定律-2016年高考物理一轮复习精品资料原卷版

1、【考情解读】.掌握验证机械能守恒定律的方法 .会用图象法处理实验数据以达到验证目的.【重点知识梳理】【实验目的】.验证机械能守恒定律.【实验原理】.在只有重力做功的条件下，物体的重力势能和动能可以相互转化，但总的机械能守恒。.物体做自由落体运动，设物体的质量为m,下落h高度时的速度为v,则势能的减少量为 mgh ,动能011 0的增加重为 -mv。如果mgh = mv即gh = v ,就验证了机械能守恒定律。22.速度的测量：做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度等于相邻两点间的平均速度Vt =V2t。计算打第n个点瞬时速度的方法是： 测出第n个点的相邻前后两段相等时间 T内下落的距离xn和xn书

2、，由公式Vn =Xn+.书或Vn算出,如图所示。2T2T【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）.【实验步骤】1.将实验装置按要求装好（如图）,将纸带固定在重物上，让纸带穿过电火花计时器。.先用手提起纸带，使重物静止在靠近计时器的地方。.接通电源，松开纸带，让重物自由下落，这样计数器就在纸带上打下一系列点。.重复以上步骤，多做几次。.从已打出的纸带中，选出第一、二点间的距离接近2 mm并且点迹清晰的纸带进行测量。.在挑选的纸带上，记下第一点的位置O,并在纸带上从任意点开始依次选取几个点1、2、3、4、. 并量出各点到位置O的距离，这些

3、距离就是物体运动到点 1、2、3、4、时下落的高度 匕、h2、h3、|hH|.利用公式V中=Vl+2分别求出物体在打下点2、3、4、时瞬时速度卬V2、V3 | V| | |2把得到的数据填入表格，算出重物运动到点2、3、4、减少的重力势能 mgh?、mghp /44 I I TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 1o 1o 11o再算出物体运动到点2、3、4、增加的动能mv22、一 mv32、一 mV42Hli，根据机械能守恒定律比较 一mv22 HYPERLINK l bookmark8 o Current Docume

4、nt 22221212 .与 mgh2, -mV3与 mg4, 一mV4与mgh4，结果是否一致。 22【数据处理】.纸带的选取：选用纸带时应尽量挑选第1点点迹清晰且1、2两点之间距离接近2 mm的纸带，这样一条纸带记录的运动才接近自由落体运动。.纸带的处理：在第1点上标出O,并从稍靠后的某一点开始，依次标出1、2、3、4并量出各点到位hn* hn置O点的距离hp h2、4、h4U I再利用公式Vn =q_廿计算出各点对应的瞬时速度2TV1、v2、v3、| V4H II计算各点对应的重力势能的减少量 mghn和动能的增加量 -mVn2,并进行比较看是否2 TOC o 1-5 h z HYPER

5、LINK l bookmark4 o Current Document 22相等。也可以v-为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出Lh图象，若图象是过原点的直线，则可验证 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 22机械能守恒定律，其斜率等于 g。数据处理的另一思路：选取点迹清B的一条纸带，如图，选取B、M两个位置作为过程的开始和终结位置，量出BM之间距离hBM ,求出B点速度vB =-xL , M点速度vM =旦，比较重力势能的减少 mgh3M与2 t2 :to 1 o动能的增加mvM2 - mvB2是否相等，从而验证机械能是否守恒。 HYPERLI

6、NK l bookmark25 o Current Document 2ABCK M NF【误差分析】.实际上重物和纸带下落过程中要克服阻力（主要是打点计时器的阻力）做功，故动能的增加量必定 稍小于势能的减少量，这是属于系统误差，减少空气阻力影响产生的方法是：使纸带下挂的重物重力大些， 且体积要小。.打点计时器产生的误差：(1)由于交流电周期的变化，引起打点时间间隔变化而产生误差；(2)计数点选择不好；振动片振动不均匀；纸带放置方法不正确引起摩擦，造成实验误差；(3)打点时的阻力对纸带的运动性质有影响，这也属于系统误差。.由于测长度带来的误差属偶然误差，减少办法是测距离时都应从O点量起，二是多

7、测几次取平均值。【注意事项】.安装打点计时器时，必须使两纸带限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力。.实验时必须保持提起的纸带竖直，手不动，待接通电源，让打点计时器工作稳定后再松开纸带。.为了增加实验的可靠性，可重复实验，还可以在一次下落中测量多个位置的速度，比较重物在这些 位置上的动能与势能之和。， 12 ，. .一，一一 一一4.因通过比较mgh与5 mv是否相等来验证机械能守恒，故不需测重物质量。 【误差分析】.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A%稍小于重力势能的减少量 AEp,即AEk”或(3)在验证机械能守恒定律的实验中发现，重锤减小的重力势能总是大于重锤动能的增加量，其原因主W H.Z$C TH .11.用如图所示装置可验证机械能守恒定律，轻绳两端系着质量相等的物体A、B,物体B上放一金属片C,铁架台上固定一金属圆环，圆环处在物体B的正下方.系统静止时，金属片C与圆环间的高度为 h,由此释放，系统开始运动.当物体P2处，通过电子计时器可测出物体B穿过圆环时，金属片 C被搁置在圆环上，两光电门固定在铁架台Pi、B通过Pi、P2这段距离的时间.(1)若测得Pi、P2之间的距离为d,物体