实验：验证机械能守恒

【解析】 ①A 对：验证机械能守恒定律时，为降低空气阻力 的影响，重物的质量和密度要大．B 对：为减小纸带与打点计时器 间的摩擦，两限位孔要在同一竖直平面内上下对正．C 错：验证机 械能守恒定律的表达式为 mgh＝12mv2，重物的质量没必要测量．D 错：手托重物时，纸带会下垂搭在限位孔上，会增大纸带与计时器 间摩擦，甚至把纸带拉断，故应用手提着纸带上端，而不是用手托 住物体．
的直径如图乙所示，17.8则05 小球
的直径d＝________ mm；
(2) 为 直 观 判 断 小 球 下 落D 过程中机械能是否守恒，应
作下列哪一个图象( )
A．h－t图象 B．h－1/ t
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BC能守 恒定律的选项有________．
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
【变式训练】 (2018·辽宁铁岭模拟)在验证机械能守恒定律的
实验中，小明同学利用传感器设计实验：如图甲所示，将质量为m、
直径为d的金属小球在一定高度h由静止释放，小球正下方固定一红
外线计时器，能自动记录小球挡住红外线的时间t0，改变小球下落高 度h，进行多次重复实验．
(1) 用 螺 旋 测 微 器 测 小 球
(1)在调整气垫导轨水平时，滑块不挂钩码和细线，接通气源
后，给滑块一个初速度，使它从轨道右端向左端运动，发现滑块 通过光电门1的时间小于通过光电A门2的时间．下列选项中能够实 现调整导轨水平的措施是_____．
A．调节P使轨道左端升高一些 B．调节P使轨道左端降低一些 C．遮光条的宽度应适当大一些 D．滑块的质量增大一些 (2)实验时，测得光电门1、2间的距离为L，遮光条的宽度为d， 滑 遮 的光表块条达和通式遮过为光光条__电_的_门_总_的_质__时量_间，为间若MΔ隔，用dt 为钩v1、Δ码tv，质2分则量别计为表算m示，滑通由块过数通光字过电计光门时电1器门、速读2度出的 速____度___，___则___系____统___机___械__．能mg守L＝12恒(m＋M成)v21－立12(m＋的M)v表22 达 式 为
或vn＝gt来计算.
教材原型实验
例 (2017·天津卷，9(2))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．
①对于该实验，下列操作中对减小实A验B 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 C②．某精实确验测小量组出利重用物上的述质装量置将打点计时器接到50 Hz的交流电 源上D，．按用正手确托操稳作重得物到，了接一通条电完源整后的，纸撤带手，释由放于重纸物带较长，图中
【变式训练】 (2016·北京卷)
利用图1装置做“验证机械能守恒定律”实验． (1)为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程A 中任意 两点间的________． A．动能变化量与势能变化量 B．速度变化量和势能变化量 C．速度变化量和高度变化量
(2)除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、电磁 打点计时器、导线AB及开关外，在下列器材中，还必 须使用的两种器材是________． A．交流电源 B．刻度尺 C．天平(含砝码)
②利用纸带数据，根据 mgh＝12mv2 即可验证机械能守恒定 律．要从纸带上测出重物下落的高度并计算出对应的速度，选项 A、 D 的条件中，下落高度与所能计算的速度不对应；选项 B 的条件符 合要求，可以取重物下落 OC 时处理；选项 C 中，可以求出 C、F 点的瞬时速度，又知 C、F 间的距离，可以利用12mv22－12mv21＝mgΔh 验证机械能守恒定律．
●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
＝
，不能用vn＝
(3)实验中，先接通电源，再释放重物，得到图2所示的一条 纸带．在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起 始点O的距离分别为hA、hB、hC.已知当地重力加速度为g，打点 计程＝时中__器，__打重__点物__的的. 周重期力为势能T－.设变mg重化hB物量的ΔE质p＝量_为__m_._从__打12_m，O(h点C动2－T到h能A)2打变B化点量的Δ过Ek
(4)大多数的实验结果显示，重力势能的减少量大于动C能的 增加量，原因____．
A．利用公式v＝gt计算重物速度 B．利用公式v＝ 计算重物速度 C．存在空气阻力和摩擦阻力的影响 D．没有采用多次实验取平均值的方法
(5)某同学想用下述方法研究机械能是否守恒：在纸带上选 取多个计数点，测量它们到起始点O的距离h，计算对应计数点 的重物速度v，描绘v2—h图象，并做如下判断：若图象是一条 过原点的直线，则重物下落过程中机械能守恒．请你分析论证
该同学的判断依据是否正确．
实验拓展与创新
1．实验器材、装置的改进
2．速度测量方法的改进 由光电门计算速度 3．实验方案的改进 利用自由落体运动的闪光照片验证机械能守恒定律．
例 (2018wk.baidu.com兰州诊断)用如图所示的气垫导轨装置验证机械能
守恒定律，在气垫导轨上安装了两光电门1、2，在滑块上固定一 竖直遮光条，滑块用细线绕过滑轮与钩码相连
实验：验证机械能守恒定律
●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＝mv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，尽可能地减小阻 力．