2020版高考物理(江苏专用版)新增分大一轮课件：第五章机械能实验五

研透命题点
命题点一
例1
教材原型实验
(2018· 扬州中学5月模拟)用落体法验证机械能守恒定律，器材安装如图2.
(1)请指出图中的错误及不妥之处(至少写出两处) ①_______________________； ②_______________________. 答案 ①使用的是直流电源 ②重物离打点计时器太远 ③没有从上方提着纸带，而是用手托着重物 图2
5.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.
6.误差分析
(1)测量误差：减小测量误差的方法，一是测下落距离时都从0点量起，一次将
各点对应下落高度测量完，二是多测几次取平均值.
(2)系统误差：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 1 ΔEk＝2mvn2必定稍 小 于重力势能的减少量ΔEp＝mghn，改进办法是调整安装的 器材，尽可能地减小 阻力 .
2ghn 或vn＝gt来计算.
8.验证方案 方案一：利用起始点和第n点计算 1 1 2 2 代入 mghn 和2mvn ，如果在实验误差允许的范围内，mghn 和2mvn相等，则验证
了机械能守恒定律.
方案二：任取两点计算
(1)任取两点A、B，测出hAB，算出mghAB.
1 1 2 (2)算出2mvB －2mvA2的值.
中，使质量为m＝1.00 kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的
点，选取一条符合实验要求的纸带如图5所示.O为第一个点，A、B、C为从合
适位置开始选取连续点中的三个点.已知打点计时器每隔0.02 s打一个点，当地
的重力加速度为g＝9.80 m/s2，那么：
图5 B 点的过程来验证机械能守恒定律； (1)根据图中的数据，应取图中O点到____
度为b的遮光条经过光电门的挡光时间为 t，取挡光时间t内的平均速度作为滑 块经过B处的速度，A、B之间的距离为d，重力加速度为g. Nhomakorabea图6
(1)调整光电门的位置，使得滑块通过B点时钩码没有落地.滑块由A点运动到B
点的过程中，系统动能增加量 ΔEk 为 ________ ，系统重力势能减少量 ΔEp 为
大一轮复习讲义
第五章
机械能
实验五 验证机械能守恒定律
内容索引
NEIRONGSUOYIN
过好双基关
研透命题点 随堂测试
回扣基础知识 训练基础题目 细研考纲和真题 分析突破命题点 随堂检测 检测课堂学习效果
过好双基关
1.实验目的 验证机械能守恒定律. 2.实验原理(如图1所示) 重力势能的 通过实验，求出做自由落体运动物体的___________ 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. 3.实验器材
(2)改进实验中错误及不妥之处后，打出如图3所示一条纸带 .已知打点计时器 2.25 m/s. 所接电源频率为50 Hz，根据纸带所给数据，打C点时重物的速度为______ (结果保留三位有效数字)
图3
(3)某同学选用两个形状相同、质量不同的重物a和b进行实验测得几组数据， v2 大于 b 画出 －h的图象如图4所示，求出图线的斜率k，由图象可知a的质量m1_____ 2 的质量m2(选填“大于”或“小于”).
图4 (4)通过分析发现造成 k2值偏小的原因是实验过程中存在各种阻力，已知实验 所用重物的质量m2＝0.052 kg，当地重力加速度g＝9.78 m/s2，求出重物所受
0.031 2 N. 的平均阻力Ff＝________
变式1
(2018· 泰州中学月考)在用打点计时器“验证机械能守恒定律”的实验
命题点二
例2
实验方案的创新
(2018· 扬州市一模)某同学利用如图6所示的实验装置“验证机械能守恒
定律”.将气垫导轨固定在水平桌面上，调节旋钮使其水平.在气垫导轨的左端
固定一光滑的定滑轮，在B处固定一光电门，测出滑块及遮光条的总质量为M，
将质量为m的钩码通过细线与滑块连接.打开气源，滑块从A处由静止释放，宽
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. 图1
4.实验步骤 (1)安装器材：将 打点计时器 固定在铁架台上，用导线将打点计时器与低压电 源相连. (2)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 接通电源 ，再 松开纸带 ，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
7.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)重物应选用质量大、体积小、密度大的材料. (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.
hn＋1－hn－1 2T (4)测长度，算速度：计算某时刻的瞬时速度用vn＝ ，不能用vn＝
1.88 J，动能增加 (2)从O点到(1)问中所取的点，重物重力势能的减少量ΔEp＝_____
1.84 J(结果均保留三位有效数字)； 量ΔEk＝_____
(3)若测出纸带上所有各点到O点之间的距离，根据纸带算出各点的速度v及物 v2 A 体下落的高度h，则以 为纵轴，以h为横轴画出的图象是下图中的_____. 2
下纸带，换上新的纸带重打几条(3～5条)纸带.
(3)选纸带：分两种情况说明
1 2 mgh＝2mv ①若选第1点0到下落到某一点的过程，即用 来验证，应选点迹清
晰，且1、2两点间距离小于或接近 2 mm 的纸带.
1 1 2 ②用2mvB －2mvA2＝mgΔh 验证时，由于重力势能的相对性，处理纸带时选择 适当的点为基准点即可.
________.(以上结果均用题中所给字母表示)
答案 见解析
(2)若实验结果发现ΔEk总是略大于ΔEp，可能的原因是________. A.存在空气阻力 B.滑块没有到达B点时钩码已经落地 C.测出滑块左端与光电门B之间的距离作为d D.测出滑块右端与光电门B之间的距离作为d
1 1 2 (3)在实验误差允许的范围内，若 mghAB＝2mvB －2mvA2，则验证了机械能守恒 定律.
方案三：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 1 2 1 2 2 度的平方 v ，然后以2v 为纵轴，以 h 为横轴，根据实验数据作出2v －h 图象. 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.