【非凡物理】高考物理实验特训(精品教案)：【非凡物理】高考物理实验特训6：验证机械能守恒定律选编.docx

PAGE \* MERGEFORMAT9 越 多 努 力 越 多 奇 迹 实验六：验证机械能守恒定律 一、实验目的 验证机械能守恒定律。 二、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)。 三、实验步骤及数据处理 1．安装置：按图实-6-2所示将检查、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：将纸带的一端用夹予固定在重物上，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3～5次实验． 3．选纸带：在打好点的纸带中挑选点迹清晰且打点呈一条直线的一条纸带． 4．数据处理：在起始点标上0，在以后各点依次标上l、2、3……用刻度尺测出对应下落高度h1、h2、h3……利用计算出点1、点2、点3、……的瞬时速度v1，v2、v3、…… 5．验证 方法一：利用起始点和第n点计算．代入,如果在实验误差允许的条件下,则机械能守恒定律是正确的． 方法二：任取两点计算. (1)任取两点A、B测出hAB，算出ghAB． (2)算出的值． (3)在实验误差允许的条件下，如果,则机械能守恒定律是正确的． 方法三：图象法．从纸带上选取多个点，测量从第一点到其余各点的下落高度h，并计算各点速度的平方V2。然后以为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出-h图线．若在误差允许的范围内图象是一条过原点且斜率为g的直线，则验证了机械能守恒． 四、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．重物要选用密度大、体积小的物体，这样可以减小空气阻力的影响，从而减小实验误差． 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，要从第一个打点测起，并且各点对应下落高度要一次性测量完． 5．可以不测出物体质量，只需验证。即可． 6．速度不能用或计算，因为只要认为加速度为g，机械能当然守恒，即相当于用机械能守???定律验证机械能守恒定律，况且用计算出的速度比实际值大，会得出机械能增加的结论，而因为摩擦阻力的影响，机械能应该减小，所以速度应从纸带上直接测量计算．同样的道理，重物下落的高度h，也只能用刻度尺直接测量，而不能用计算得到． 五、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△EK△EP，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第一点0量起，一次性将各打点对应的下落高度测量完，采用多次测量取平均值来减小误差． 考点一　实验原理与操作 [典例1]　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50 Hz，依次打出的点为0,1,2,3,4…n。则： 图实-6-1 (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________、________、________，必须计算出的物理量为________、________，验证的表达式为________________。 (2)下列实验步骤操作合理的排列顺序是________(填写步骤前面的字母)。 A．将打点计时器竖直安装在铁架台上 B．接通电源，再松开纸带，让重物自由下落 C．取下纸带，更换新纸带(或将纸带翻个面)重新做实验 D．将重物固定在纸带的一端，让纸带穿过打点计时器，用手提着纸带 E．选择一条纸带，用刻度尺测出物体下落的高度h1，h2，h3…hn，计算出对应的瞬时速度v1，v2，v3…vn F．分别算出eq \f(1,2)mvn2和mghn，在实验误差范围内看是否相等 [答案]　(1)第2点到第6点之间的距离h26 第1点到第3点之间的距离h13 第5点到第7点之间的距离h57 第2点的瞬时速度v2 第6点的瞬时速度v6 mgh26＝eq \f(1,2)mv62－eq \f(1,2)mv22 (2)ADBCEF [考点总结·要点谨记] 1.实验原理的理解[对应第?1?题] 1.两种验证方法 ?1?利用起始点和第n点计算。代入ghn和eq \a\vs4\al(\f(1,2)vn2)，如果在实验误差允许的条件下，eq \a\vs4\al(ghn＝\f(1,2)vn2)，则机械能守恒定律是正确的。 ?2?任取两点计算 ①任取