实验验证机械能守恒定律

关于实验验证机械能守恒定律

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。第2页,共24页，2024年2月25日，星期天

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。第3页,共24页，2024年2月25日，星期天热点一实验原理及数据处理【例1】在进行“验证机械能守恒定律”的实验中：图1第4页,共24页，2024年2月25日，星期天(1)两实验小组同学分别采用了如图1甲和乙所示的装置，采用两种不同的实验方案进行实验。①在图甲中，下落物体应选择密度________(选填“大”或“小”)的重物；在图乙中，两个重物的质量关系是m1________m2(选填“＞”、“＝”、“＜”)；②采用图乙的方案进行实验，还需要的实验器材有交流电源，刻度尺和________；③比较两种实验方案，你认为图________(选填“甲”或“乙”)所示实验方案更合理，理由是__________________________。第5页,共24页，2024年2月25日，星期天(2)有一同学采用了图甲所示的方案，选出一条纸带如图2所示，其中O点为起始点，A、B、C为三个计数点，打点计时器通以50Hz交流电，在计数点A和B之间、B和C之间还各有一个点，重物的质量为0.5kg，g取9.8m/s2。根据以上数据，打B点时重物的重力势能比开始下落时减少了________J，这时它的动能是________J，根据上面这两个数据你能得到的结论是：__________。(结果保留三位有效数字)图2第6页,共24页，2024年2月25日，星期天答案

(1)①大＞②天平③甲图乙中还受到细线与滑轮的阻力的影响(2)0.867

0.852在误差允许的范围内，重物下落时机械能守恒第7页,共24页，2024年2月25日，星期天数据处理的方法第8页,共24页，2024年2月25日，星期天【变式训练】1．(2014·南京模拟)某实验小组在做“验证机械能守恒定律”实验中，提出了如图3所示的甲、乙两种方案：甲方案为用自由落体运动进行实验，乙方案为用小车在斜面上下滑进行实验。图3第9页,共24页，2024年2月25日，星期天(1)组内同学对两种方案进行了深入的讨论分析，最终确定了一个大家认为误差相对较小的方案，你认为该小组选择的方案是________，理由是____________________________。(2)若该小组采用图甲的装置打出了一条纸带如图4所示，相邻两点之间的时间间隔为0.02s，请根据纸带计算出B点的速度大小________m/s(结果保留三位有效数字)。图4第10页,共24页，2024年2月25日，星期天(3)该小组内同学们根据纸带算出了相应点的速度，作出v2－h图线如图5所示，请根据图线计算出当地的重力加速度g＝________m/s2(结果保留两位有效数字)。图5第11页,共24页，2024年2月25日，星期天答案

(1)甲采用乙图实验时，由于小车和斜面间存在摩擦力的作用，且不能忽略，所以小车在下滑过程中机械能不守恒，故乙图不能用来验证机械能守恒定律(2)1.37

(3)9.7或9.8第12页,共24页，2024年2月25日，星期天热点二拓展创新实验预测高考命题视角

以本实验为背景，通过改变实验条件、实验仪器设置题目，不脱离教材而又不拘泥教材，体现开放性、探究性等特点。第13页,共24页，2024年2月25日，星期天视角1实验器材的改进

①由系统动能、重力势能的变化验证机械能守恒，所用实验器材：光电门、气垫导轨。

②通过小球自由落体运动的闪光照片验证机械能守恒。视角2实验原理的迁移【例2】某同学利用如图6所示的装置来验证由小车与钩码组成的系统机械能守恒第14页,共24页，2024年2月25日，星期天图6第15页,共24页，2024年2月25日，星期天(1)现提供如下器材：A．小车B．钩码C．一端带滑轮的长木板D．细绳E．电火花打点计时器F．纸带G．毫米刻度尺H．游标卡尺I．低压交流电源J．220V交流电源实验中不需要的器材是________(填写器材前的字母)，还需要的器材是________。(2)为尽可能消除摩擦力对本实验的影响，使验证结果尽可能准确，则小车质量M和钩码质量m的关系应该满足________。第16页,共24页，2024年2月25日，星期天(3)小明和小军同学在做该实验时，小明认为只要采用平衡摩擦力的方法将摩擦力平衡掉就可以了，无须满足(2)问中小车质量M和钩码质量m的关系，而小军却否认小明的看法，你认为小明的看法________(选填“正确”或“不正确”)，理由是________________________________________________________________________。(4)两位同学统一观点后完成实验，得到一条纸带，去掉前面比较密集的点，选择点迹清晰且便于测量的连续7个点(标号为0～6)，测出相关距离如图7所示，要验证在第2点与第5点时系统的机械能相等，则应满足关系式________________(设小车质量M，钩码质量m，打点周期为T)。第17页,共24页，2024年2月25日，星期天图7第18页,共24页，2024年2月25日，星期天解析

(1)实验不需要游标卡尺，距离由刻度尺测量，电火花计时器直接使用220V交流电源，不需要低压交流电源，不需要的器材是H、I。还需要天平测量钩码和小车的质量。(2)为尽可能消除摩擦力对本实验的影响，使验证结果尽可能准确，则小车质量M和钩码质量m的关系应该满足M≪m，这样能使摩擦力做的功相对少些，以减小机械能的损失。(3)小明的看法不正确，因为平衡摩擦力后，摩擦力还做负功，系统机械能不守恒。第19页,共24页，2024年2月25日，星期天第20页,共24页，2024年2月25日，星期天【变式训练】2．某同学利用如图8所示的气垫导轨装置验证系统机械能守恒定律。在气垫导轨上安装了两光电门1、2，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过轻质定滑轮与钩码相连。图8第21页,共24页，2024年2月25日，星期天(1)实验时要调整气垫导轨水平。不挂钩码和细线，接通气源，如果滑块______________________________________________________________________________________________________，则表示气垫导轨调整至水平状态。(2)不挂钩码和细线，接通气源，滑块从轨道右端向左运动的过程中，发现滑块通过光电门1的时间小于通过光电门2的时间。实施下列措施能够让导轨水平的是________。A．调节P使轨道左端升高一些B．调节Q使轨道右端降低一些C．遮光条的宽度应适当大一些D．滑块的质量增大一些E．气源的供气量增大一些第22页,共24页，2024年2月25日，星期天(3)实验时，测出光电门1、2间的距离L，遮光条的宽度d，滑块和遮光条的总质量M，钩码质量m。由数字计时器读出遮光条通过光电门1、2的时间t1、t2，则系统机械能守恒成立的表达式是___________________________________________________。解析滑块从轨道右端向左运动的过程中，发现滑块通过光电门1