2019届高考物理(人教浙江版)一轮复习课件：第5章 机械能及其守恒定律 15 实验五

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第五章
机械能及其守恒定律
1.如图所示，打点计时器固定在铁架台上， 使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械 能守恒定律．
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(1) 对 于 该 实 验 ， 下 列 操 作 中 对 减 小 实 验 误 差 有 利 的 是 ________． A．重物选用质量和密度较大的金属锤 B．两限位孔在同一竖直面内上下对正 C．精确测量出重物的质量 D．用手托稳重物，接通电源后，撤手释放重物
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机械能及其守恒定律
对实验原理和操作的考查 1． “验证机械能守恒定律”的实验中应控制实验条件， 使运 动过程满足机械能守恒的条件，尽量减小各种阻力的影响， 可采取以下措施： (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，增大密度可减小体积，可使空气阻力减小．
(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_________________．
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(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． 2．实验过程中，重力势能的减少量 ΔEp＝mghn，动能的增 1 2 1 2 加量 ΔEk＝ mvn，mghn＝ mvn成立可验证机械能守恒定律， 2 2 本实验可以不测量重物的质量．
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3．速度的计算：计数点的瞬时速度不能用 vn＝gtn 或 vn＝ 2ghn计算，因为确认重物下落的加速度为重力加速度 g，即 确认重物做自由落体运动，自由落体运动过程中机械能当然 守恒．
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机械能及其守恒定律
【典题例析】 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 50 Hz，依次打出的点为 0，1，2，3，4„n. 则：
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[解析] (1)要验证从第 2 点到第 6 点之间的纸带对应重物的 运动过程中机械能守恒，应测出第 2 点到第 6 点的距离 h26， 要计算第 2 点和第 6 点的速度 v2 和 v6， 必须测出第 1 点到第 3 点之间的距离 h13 和第 5 点到第 7 点之间的距离 h57，机械 1 2 1 2 能守恒的表达式为 mgh26＝ mv6－ mv2. 2 2 (2)实验操作顺序为 ADBCEF.
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[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 1 2 1 2 mgh26＝ mv6－ mv2 2 2 (2)ADBCEF
A．OA、AD 和 EG 的长度 C．BD、CF 和 EG 的长度
B．OC、BC 和 CD 的长度 D．AC、BD 和 EG 的长度
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解析：(1)选用质量和密度较大的金属锤、限位孔对正都可以 降低摩擦阻力对实验结果造成的误差，所以 A、B 正确；动 能与重力势能表达式中都含有质量 m，可以约去，故不需要 测量出质量 m 的具体数值，C 错误；重物下落之前应该用手 拉住纸带上端而不是用手托住重物，D 错误． (2)测出 BC 和 CD 的长度就可以计算出打下 C 点时的速度 vC， 1 2 再测出 OC 的长度，就可验证 mghOC＝ mvC是否成立，所以 2 B 正确；测出 BD、EG 的长度可计算出打下 C、F 两点时的 1 2 速度 vC 和 vF， 再测出 CF 的长度， 就可验证 mghCF＝ mvF－ 2 1 2 mv 是否成立，所以 C 正确． 2 C 答案：(1)AB (2)BC
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(2)某实验小组利用上述装置将打点计时器接到 50 Hz 的交流 电源上， 按正确操作得到了一条完整的纸带， 由于纸带较长， 图中有部分未画出，如图所示．纸带上各点是打点计时器打 出的计时点，其中 O 点为纸带上打出的第一个点．重物下落 高度应从纸带上计时点间的距离直接测出，利用下列测量值 能完成验证机械能守恒定律的选项有________．
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实验五
验证机械能守恒定律
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一、实验目的 验证机械能守恒定律． 二、实验原理
通过实验，求出做自由落体运动物体的重力势能的减少量和 相应过程动能的增加量，若二者相等，说明机械能守恒，从 而验证机械能守恒定律．
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三、实验器材 打点计时器、 电源、 纸带、 复写纸、 重物、 刻度尺、 铁架台(带 铁夹)、导线两根． 四、实验步骤 1．安装置：按实验原理图将检查、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：将纸带的一端用夹子固定在重物上，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 次～5 次实验．
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(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 1 2 F．分别算出 mvn和 mghn，在实验误差范围内看是否相等 2
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3．选纸带 1 2 (1)用 mgh＝ mv 来验证，应选点迹清晰，且 1、2 两点间距 2 离接近 2 mm 的纸带． 1 2 1 2 (2)用 mvB－ mvA＝mgΔh 验证时，只要 A、B 之间的点迹清 2 2 晰即可选用． 五、实验结论 在误差允许的范围内，自由落体运动过程机械能守恒．