高考物理创新（基础课能力课实验课）版课件第五章机械能实验五

实验五验证机械能守恒定律

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、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。热点一实验原理与实验操作【例1】利用图1装置做“验证机械能守恒定律”实验。图1(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.速度变化量与势能变化量C.速度变化量与高度变化量(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，得到图2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。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________。图2热点二数据处理与分析【例2】

(2017·江苏宿迁模拟)某同学用如图3所示装置验证机械能守恒定律时，所用交流电源的频率为50Hz，得到如图4所示的纸带。选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E，测出A点距起点O的距离为s0＝19.00cm，点A、C间的距离为s1＝8.36cm，点C、E间的距离为s2＝9.88cm，g取9.8m/s2，测得重物的质量为m＝1kg。图3(1)下列做法正确的有__________。A.图3中两限位孔必须在同一竖直线上B.实验前，手应提住纸带上端，使纸带竖直C.实验时，先放开纸带，再接通打点计时器的电源D.数据处理时，应选择纸带上距离较近的两点作为初、末位置(2)选取O、C两点为初、末位置验证机械能守恒定律，重物减少的重力势能是__________J，打下C点时重物的速度大小是__________m/s。(结果保留3位有效数字)图4(4)重物减少的重力势能总是略大于增加的动能，产生这一现象的原因是__________________。(写出一条即可)解析(1)题图中两限位孔必须在同一竖直线上，实验前手应提住纸带上端，并使纸带竖直，这是为了减小打点计时器与纸带之间的摩擦，选项A、B正确；实验时，应先接通打点计时器的电源再放开纸带，选项C错误；数据处理时，应选择纸带上距离较远的两点作为初、末位置，以减小长度的测量误差，选项D错误。(4)在实验过程中，纸带与打点计时器之间的阻力、空气阻力是存在的，克服阻力做功损失了部分机械能，因此实验中重物减小的重力势能总是略大于增加的动能。答案(1)AB

(2)2.68

2.28

(3)C

(4)重物受到空气阻力(或纸带与打点计时器之间存在阻力)热点三实验的改进与创新1.实验器材的创新 (1)利用细线系住钢球来验证机械能守恒定律。 (2)利用光电门测钢球经过光电门的速度。2.实验原理的创新

小球重力势能的减少量等于小球下摆过程中动能的增加量。3.误差分析与实验改进

因空气阻力做负功，导致ΔEk＜ΔEp，所以改进方案应从修正钢球速度大小的角度来设计。4.本实验还可以从以下两个方面创新 (1)利用气垫导轨验证。 (2)利用牛顿管和频闪照相进行验证。图5(3)下表为该同学的实验结果：图6ΔEp(×10－2J)4.8929.78614.6919.5929.38ΔEk(×10－2J)5.0410.115.120.029.8他发现表中的ΔEp与ΔEk之间存在差异，认为这是由于空气阻力造成的。你是否同意他的观点？请说明理由。(4)请你提出一条减小上述差异的改进建议。解析(1)钢球下落高度h，应测量释放时球心到钢球在A点时的球心之间的竖直距离，故选B。答案(1)B

(2)1.50

1.50

(3)不同意理由见解析(4)见解析在利用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中，电源的频率为50Hz，依次打出的点为0，1，2，3，4…n。则：(1)如用第2点到第6点之间的纸带来验证，必须直接测量的物理量为__________________、_________