高三物理一轮复习实验专题复习——验证机械能守恒定律

高三物理一轮复习实验专题复习——验证机械能守恒定律

一、基本原理与操作

原理装置图操作要领

(1)安装：打点计时器竖直安装；纸带沿

竖直方向拉直

(2)重物：选密度大、质量大的金属块，

且靠近计时器处释放

(3)打纸带：让重物自由下落，纸带上打

下一系列小点

(4)速度：应用v n＝

h n＋1－h n－1

2T，不能用

v n＝2gh n或v n＝gt计算

二、数据处理

1．方案一：利用起始点和第n点计算：验证gh n＝

1

2

v2n

2．方案二：任取较远两点A、B：验证gh AB＝

1

2

v2B－

1

2

v2A

3．方案三：图象法，描绘出

1

2

v2－h图线

误差分析

(1)减小测量误差：一是测下落距离时都从O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ΔE k ＝12m v 2n 必定稍小于重力势能的减少量ΔE p ＝mgh n ，改进办法是调整器材的安装，尽可能地减小阻力。

热点一 教材原型实验 命题角度 实验原理与操作

【例1】 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：

图1

(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

________________________________。

(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 ．选择打点清晰和1、2两点距离接近2 mm 的一条纸带，用刻度尺测出物体下落的高度h 1、h 2、h 3…h n ，计算出对应的瞬时速度v 1、v 2、v 3…v n

F ．分别算出12m v 2n 和mgh n ，在实验误差范围内看是否相等

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h 26，要计算第2点和第6点的速度v 2和v 6，必须测出第1点到第3点之间的距离h 13和第5点到第7点之间的距离h 57，机械能守恒的表达式为mgh 26＝12m v 26－12m v 22，即gh 26＝12v 26－12

v 22。