2018高考物理一轮总复习第五章机械能及其守恒定律实验6验证机械能守恒定律课件

五、数据处理 1．求瞬时速度 由公式 vn＝hn＋12－Thn－1可以计算出重物下落 h1、h2、h3、…的高度时对应的瞬时 速度 v1、v2、v3、… 2．验证守恒 方法一：利用起始点和第 n 点计算，代入 ghn 和12v2n，如果在实验误差允许的范 围内，ghn＝12v2n，则说明机械能守恒定律是正确的．
三、实验器材 铁架台(含铁夹)、打点计时器、学生电源、纸带、复写纸、导线、毫米刻度尺、 重物(带纸带夹)． 四、实验过程 1．安装置：按图所示将检查、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 3～5 次实验． 3．选纸带：在打好点的纸带中挑选点迹清晰的一条纸带，在 起点标上 0，以后各点依次标上 1、2、3、4、…用刻度尺测出对应下落高度 h1、h2、 h3、h4、…
第五章 机械能及其守恒定律
实验六 验证机械能守恒定律
考纲要求
考情分析
命题趋势
验证机 械能守恒定 律
2016·全国卷Ⅰ，22 2016·北京卷，21 2016·江苏卷，11 2015·浙江卷，21
本实验在全国高考考查频率较高， 应给予足够重视，要理解其实验原理， 注意该实验的改进创新，这也是高考 的重点，要会根据机械能守恒定律灵 活分析
方法二：任取两点 A、B 测出 hAB，算出 ghAB 和12v2B－12v2A的值，如果在实验误 差允许的范围内，ghAB＝12v2B－12v2A，则说明机械能守恒定律是正确的．
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12v2 为纵轴，以 h 为横轴，根据实验数据绘出 12v2－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．
栏目导航
知识梳理·夯实基础 核心考点·分层突破 对应演练·迁移运用
•知识梳理 ·夯实基础
• 一、实验目的 • 验证机械能守恒定律
二、实验原理 1．在只有重力做功的自由落体运动中，物体的重力势能和动能互相转化，但总 的机械能保持不变．若物体某时刻瞬时速度为 v，下落高度为 h，则重力势能的减少 量为 mgh，动能的增加量为12mv2，看它们在实验误差允许的范围内是否相等，若相 等，则验证了机械能守恒定律． 2．计算打第 n 个点时速度的方法：如图所示， 由公式可得第 n 个点的速度 vn＝hn＋12－Thn－1.
选项B错误；打点计时器需要用交流电源，选项C错误，选 项D正确．
• (2)摩擦和长度测量读数问题是产生误差的主要原因．
• 考点2 实验数据的处理
• [例2](2013·海南卷)某同学用图甲所示的实验 装置验证机械能守恒定律．已知打点计时器 所用电源的频率为50 Hz，当地重力加速度大 小g取9.80 m/s2.实验中该同学得到的一条点 迹清晰的完整纸带如图乙所示，纸带上的第 一个点记为O，另选连续的三个点A、B、C 进行测量，图中给出了这三个点到O点的距 离hA、hB和hC的值．回答下列问题(计算结果 保留3位有效数字)：
• A．刻度尺
B．秒表
• C．0～12 V的直流电源
D．0～12 V的交流电源
• (2)实验中误差产生的原因有 ______________________纸__带_和__打_点__计_时__器_之__间_有__摩_擦__；用刻度尺测量
长_度_时__读_数__有_误__差____________.(写出两个原因) • 解析：(1)本实验需测量长度，但不需要计时，选项A正确，
• (1)打点计时器打B点时，重物速度的大小vB＝___3_.9_0_____ m/s；
• (2)通过分析该同学测量的实验数据，他的实验结果是否验 证了机械能守恒定律？简要说明分析的依据． 12_v__2B＝__7_._6_1_(_m__2/_s_2)_，__g_h_O_B_＝__7_.7_0_(_m_2_/_s2_)_．_因__为__12_m__v_2B_≈__m__g_h_O_B，__近__似__验__证__了__机__械__能__守_
_恒__定__律__．_______
解析：(1)由题意可知，打点计时器的打点周期 T＝0.02 s，根据某段时间的中点 时刻的瞬时速度等于整段时间的平均速度可得
vB＝x2ATC＝86.59－2×700.9.092×10－2 m/s＝3.90 m/s. (2)设物体质量为 m，在打下记时点 O 到 B 的物体运动过程，物体减少的重力势 能 EP＝mghOB＝7.70 m，物体在打下 B 点时的动能 Ek＝12mv2B＝7.61 m，在误差范围 内可以认为12mv2B＝mghOB，实验结果验证了机械能守恒定律．
六、误差分析 1．系统误差：本实验中因重锤和纸带在下落过程中要克服各种阻力(空气阻力、 打点计时器阻力)做功，故动能的增加量 ΔEk 稍小于重力势能的减少量 ΔEp，即 ΔEk<ΔEp，这属于系统误差，改进的办法是调整器材的安装，尽可能地减小阻力． 2．偶然误差：本实验的另一个误差来源于长度的测量，属偶然误差，减小误差 的办法是测下落距离时都从 0 点量时，一次将各打点对应的下落高度测量完，多次 测量取平均值．
•核心考点 ·分层突破
• 考点1 实验原理及误差分析 • [例1]如图为验证机械能守恒定律的
实验装置示意图． • 现有的器材为带铁夹的铁架台、电
磁打点计时器、பைடு நூலகம்带、带夹子的重 锤、天平．回答下列问题：
• (1)为完成此实验，除了所给的器材，还需要的器材有 ____A_D_____.(填入正确选项前的字母)
七、注意事项 1．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摩擦阻 力． 2．重物应选用质量和密度较大、体积较小的物体以减小空气阻力的影响． 3．应先接通电源，让打点计时器正常工作后，再松开纸带让重物下落． 4．纸带长度选用 60 cm 左右为宜，应选用点迹清晰的纸带进行测量． 5．速度不能用 vn＝gtn 或 vn＝ 2ghn计算，否则犯了用机械能守恒定律验证机械 能守恒的错误． 6．验证机械能守恒时，可以不测出重锤质量，只要比较12v2n和 ghn 是否相等即可 验证机械能是否守恒．