物理（新课标）一轮复习教师用书：第五章 机械能 实验六 验证机械能守恒定律 .docxVIP

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实验六验证机械能守恒定律

［基本要求]

[数据处理]

方法一：利用起始点和第n点计算

代入ghn和eq\f(1，2）veq\o\al（2，n)，如果在实验误差允许的情况下，ghn＝eq\f（1，2)veq\o\al（2,n），则验证了机械能守恒定律。

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eq\f(1,2)veq\o\al(2，B）－eq\f（1，2）veq\o\al(2,A)的值.

(3)在实验误差允许的情况下，若ghAB＝eq\f(1,2）veq\o\al（2,B）－eq\f（1,2)veq\o\al（2,A),则验证了机械能守恒定律。

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eq\f（1,2）v2为纵轴,以h为横轴，根据实验数据绘出eq\f（1，2）v2-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.

2.误差来源：由于重物和纸带下落过程中要克服阻力做功，故动能的增加量ΔEk＝eq\f(1,2)mveq\o\al（2,n）必定稍小于重力势能的减少量ΔEp＝mghn,改进办法是调整器材的安装，尽可能地减少阻力.

[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＝eq\f(hn＋1－hn－1,2T)，不能用vn＝eq\r（2ghn)或vn＝gt来计算。

考向1对实验原理和操作的考查

[典例1］(2017·江西六校模拟)用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律.实验所用的电源为学生电源，输出电压有交流电和直流电两种。重锤从高处由静止开始下落，打点计时器在重锤拖着的纸带上打出一系列的点，对图中纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。

（1）下列几个操作步骤中：

A。按照图示，安装好实验装置;

B。将打点计时器接到电源的“交流输出”上；

C.用天平测出重锤的质量；

D.先释放重锤，后接通电源，纸带随着重锤运动，打点计时器在纸带上打下一系列的点；

E.测量纸带上某些点间的距离；

F。根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能.

没有必要的是，操作错误的是.（填步骤前相应的字母）

（2）使用质量为m的重锤和打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，在选定的纸带上依次取计数点如图所示，纸带上所打的点记录了重锤在不同时刻的位置，那么纸带的

（填“左或“右”)端与重锤相连。设打点计时器的打点周期为T,且0为打下的第一个点.当打点计时器打点“3”时，重锤的动能表达式为,若以重锤的运动起点0为参考点，当打点“3”时重锤的机械能表达式为.

［解析］（1)在此实验中不需要测出重锤的质量，所以选项C没必要；在实验室应该先接通电源,再释放纸带,所以选项D错误。(2)因为是自由落体运动，下落的距离应该是越来越大，所以纸带最左端与重锤相连。

打点“3”时的瞬时速度v3＝eq\f（x4－x2,2T），

重锤动能的表达式

Ek＝eq\f(1，2）mveq\o\al（2，3)＝eq\f（1，2)meq\b\lc\(\rc\)（\a\vs4\al\co1(\f(x4－x2，2T）)）2＝eq\f（m?x4－x2）2,8T2)，

重锤重力势能的表达式Ep＝－mgx3，

重锤机械能的表达式

E＝Ep＋Ek＝－mgx3＋eq\f（m?x4－x2)2,8T2)。

[答案］（1)CD(2)左eq\f(m?x4－x2）2,8T2）－mgx3＋eq\f（m?x4－x2）2，8T2）

1.安装打点计时器时,必须使两个限位孔的中线严格竖直，以减小摩擦阻力。

2。选用质量和密度较大的重物，增大重力可使阻力的影响相对减小，增大密度可以减小体积，可使空气阻力减小.

3。释放纸带前要保持纸带竖直、静止不动，先接通电源,待打点计时器工作稳定后再释放纸带。

考向2对数据处理及误差的考查

[典例2］（2016·新课标全国卷Ⅰ)某同学用图（a)所示的实验装置验证机械能守恒定律，其中打点计时器的电源为交流电源，可以使用的频率有20Hz、30Hz和40Hz.打