第6章 实验7 验证机械能守恒定律.docx
实验七验证机械能守恒定律【目标要求】1.熟悉“验证机械能守恒定律”的基本实验原理及注意事项2会验证创新实验的机械能守恒.实验技能储备1 .实验原理通过实验，求出做自由落体运动物体的和对应过程动能的增加量,在实验误差允许范围内，若二者相等，说明机械能守恒，从而验证机械能守恒定律.23 .实验器材打点计时器、交变电源、纸带、复写纸、重物、铁架台(带铁夹)、导线.4 .实验过程(1)安装器材：将固定在铁架台上，用导线将打点计时器与电源相连.打纸带用手竖直提起纸带，使重物停靠在打点计时器下方附近，先,再,让重物自由下落，打点计时器就在纸带上打出一系列的点，取下纸带，换上新的纸带重打儿条(35条)纸带.(3)选纸带：从打出的几条纸带中选出一条点迹清晰的纸带.(4)进行数据处理并验证.5 .数据处理(1)求瞬时速度由公式a=""，："1可以计算出重物下落加、心、饱、的高度时对应的瞬时速度历、。2、。3、(2)验证守恒方案一：利用起始点和笫点计算代入?叽和%记，如果在实验误差允许的范围内，?g/z“和5n相等，则验证了机械能守恒定律.注意：应选取最初第1、2两点间距离接近的纸带(电源频率为50Hz).方案二：任取两点计算任取两点A、B,测出自小算出Mg心所算出%WJ%约/的值.在实验误差允许的范围内，若mM"=5n一品记则验证了机械能守恒定律.方案三：图像法测量从第一点到其余各点的下落高度小并计算对应速度。，然后以上2为纵轴，以为横轴，根据实验数据作出*2力图像.若在误差允许的范围内图像是一条过原点且斜率为的直线，则验证了机械能守恒定律.6 .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线上，以减小.(2)重物应选用质量大、体积小、密度大的.(3)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办=,不能用V”=、2g或v,=gf来计算.(5)此实验中不需要测量重物的质量.考点一教材原型实验考向1实验原理与操作【例1】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，可输出交流电和直流电.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.一纸带_断夹子比锤(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)若重锤质量为如重力加速度为g,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.设任意相邻计数点点间的时间间隔为。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Ek=,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E=.考向2数据处理及误差分析m2(2023浙江6月选考17(1)在“验证机械能守恒定律”实验中，小王用如图甲所示的装置，让重物从静止开始下落，打出一条清晰的纸带，其中的一部分如图乙所示.。点是打下的第一个点，A、B、C和拉为另外4个连续打下的点.甲7abcdmwmiwwH*1r1vff1ff1row1ffn11H1F1111iww可TPTTiPT11TFfTfft01231920212223242526272829303132334乙(1)为了减小实验误差，对体积和形状相同的重物，实验时选择密度大的理由是.(2)已知交流电频率为50Hz,重物质量为200g,当地重力加速度g=9.80ms2,则从。点到C点,重物的重力势能变化量的绝对值AEp=J、C点的动能EkC=J(计算结果均保留3位有效数字).比较&C与Ep的大小，出现这一结果的原因可能是.A.工作电压偏高B.存在空气阻力和摩擦力C.接通电源前释放了纸带考点二探索创新实验考向1实验目的的创新【例3】某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究，实验装置如图所示：轻弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一物块接触而不连接，纸带穿过打点计时器并与物块连接.向左推物块使弹簧压缩一段距离，由静止释放物块，通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能.打点计叱争啰带我块固定栓(1)实验中涉及下列操作步骤：把纸带向左拉直松手释放物块接通打点计时器电源向左推物块使弹簧压缩，并测量弹簧压缩量上述步骤正确的操作顺序是(填入代表步骤的序号).(2)图(b)中M和1纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后所得到的实际打点结果.打点计时器所用交流电的频率为50Hz.由M纸带所给的数据，可求出在该纸带对应的实验中物块脱离弹簧时的速度为ms.比较两纸带可知，(选填"M”或"1”)纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大.严：1单位Cm11.51-*-1.89丁2.582.57*1)/IQIIII/单位cmi().95!,1.15"'1.561.55'!'1.54"!考向2实验器材的创新工例4】(2023山东青岛市质检)为了消除空气阻力对实验结果的影响，某实验小组用如图甲所示实验装置做验证机械能守恒定律实验，牛顿管竖直固定在铁架台上，光电门固定在牛顿管的外侧，紧贴牛顿管外侧再固定刻度尺(0刻度线与管口齐平，图中未画出)，启动抽气泵，将牛顿管内的空气抽出，己知橡胶球的质量为小，当地重力加速度为g.(I)先用游标卡尺测量橡胶球直径d,如图乙所示，则小球直径d=mm；(2)从刻度尺上读取橡胶球球心和光电门中心对应的刻度值八、/2.将橡胶球由静止释放，记录橡胶球第一次通过光电门的挡光时间;要验证橡胶球下落过程中机械能是否守恒，只需比较与是否相等即可；(用上面测得数据符号表示)(4)该小组要利用该装置进一步探究橡胶球与管底第一次碰撞前后球的机械能损失情况，他们记录了橡胶球第二次通过光电门的挡光时间加2,则碰撞过程中橡胶球损失的机械能为考向3实验方案的创新Ir例51(2023湖北省模拟)利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图中所示，水平桌面上固定-倾斜的气垫导轨；导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为阳的小球相连，遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上B点处有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间用d表示A点到光电门B处的距离，b表示遮光片的宽度，将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过8点时的瞬时速度，实验时滑块在4处由静止开始运动.(1)某次实验测得倾角。=30。，重力加速度用g表示，滑块从A处到达8处时机和M组成的系统动能增加量可表示为AEK=，系统的重力势能减少量可表示为AEp=，在误差允许的范围内，若&=耳，则可认为系统的机械能守恒；(2)某同学改变A、8间的距离，作出的"一4图像如图乙所示，并测得M=m,则重力加速度g=ms2.(结果保留两位有效数字)
