2015届高考物理一轮复习 5-5实验 探究动能定理验证机械能守恒定律课件

6．误差分析 (1)误差的主要来源是橡皮筋的长度、粗细不一，使橡皮筋的 拉力做功 W 与橡皮筋的条数不成正比． (2)没有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力时倾角过大． (3)利用打上点的纸带计算小车的速度时，测量不准确带来误 差．
二、验证机械能守恒定律 1．实验目的 验证机械能守恒定律． 2．实验原理 4 动能 和□ 5 重力势能 发生 (1)当只有重力做功时，物体的□ 相互转化，但机械能的总量保持不变．据此，做自由落体运动的 物体，只受重力作用，其机械能是守恒的．质量为 m 的物体自由 下落，位置从 A 到 B 下降 h 高度时，若速度由 vA 变为 vB，应有： 1 2 1 2 m v － mv 6 mghAB＝□ 2 B 2 A .
图 5－5－2
②实验数据记录.
③实验数据处理及分析． 在坐标纸上(图 5－5－3)画出 Wv 或 Wv2 图象(“W”以一条橡皮 筋做的功为单位)．
图 5－5－3
④实验结论． 3 v2 . 从图象可知功与物体速度变化的关系 W∝□
5．注意事项 (1)平衡摩擦力很关键，将木板一端垫高，使小车重力沿斜面向 下的分力与摩擦阻力平衡．方法是轻推小车，由打点计时器打出纸 带上的点的均匀程度判断小车是否匀速运动． (2)测小车速度时，纸带上的点应选均匀部分的，也就是测量小 车做匀速运动时的速度． (3)橡皮筋应选规格一样的． 力对小车做的功以一条橡皮筋做的 功为单位即可，不必计算出具体数值． (4)小车质量应大一些，使纸带上打的点多一些．
(3)用 2 条橡皮筋做实验， 实验中橡皮筋拉伸的长度与第一次相 同，这样橡皮筋对小车做的功为 2W，测出小车获得的速度 v2，将 数据记入表格． (4)用 3 条、4 条„„橡皮筋做实验，用同样的方法测出功和速 度，记入表格．
(5)分析数据，得出结论． ①测量小车的速度． 实验获得如图 5－5－2 所示的纸带，为探究橡皮筋弹力做功和 小车速度的关系，需要测量弹力做功结束时小车的速度，即小车做 匀速运动的速度，应在纸带上测量的物理量是 (用字母表示 )： A1、 x 2 T A2 间的距离 x，小车速度的表达式是(用测量的物理量表示)v＝□ (T 为打点计时器打点的时间间隔)．
(2)实验中，提纸带的手要保持不动，且保证纸带竖直．接通 电源后，等打点计时器工作稳定后再松开纸带． 1 2 (3)验证机械能守恒时，可以不测出物体质量，只要比较 vn和 2 ghn 是否相等即可验证机械能是否守恒． (4)测量下落高度时，为了减小测量值 h 的相对误差，选取的 各个计数点要离起始点远一些，纸带也不易过长，有效长度可在 60～80 cm 之间．
图 5－5－1
3．实验器材 小车(前面带小钩)，100～200 g 砝码，长木板(两侧适当的对称 位置钉两个铁钉)，打点计时器及纸带，学生电源及导线，5～6 条 等长的橡皮筋，刻度尺． 4．实验步骤 (1)按如图 5－5－1 所示将实验仪器安装好，同时平衡摩擦力． (2)先用 1 条橡皮筋做实验，用打点计时器和纸带测出小车获得 的速度 v1，设此时橡皮筋对小车做的功为 W，将这一组数据记入表 格．
第五章
机械能及其守恒定律
第 5讲
实
验
回扣教材 抓基础
题型分类 学方法
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夯实基础 厚积薄发
知识梳理 一、探究动能定理 1．实验目的 探究外力对物体做功与物体速度变化的关系．
2．实验原理 探究功与物体速度变化的关系，可通过改变力对物体做的功， 1 速度变化 ，为简化实验可将 测出力对物体做不同功时物体的□ 物体初速度设置为零，可用图 5－5－1 所示的装置进行实验，通过 增加橡皮筋的条数使橡皮筋对小车做的功成倍增加．再通过打点计 时器和纸带来测量每次实验后小车的末速度 v.
3．实验器材 铁架台(带铁夹)， 电火花计时器(或电磁打点计时器)， 重锤(带 纸带夹)，纸带，复写纸片，导线，毫米刻度尺，低压交流电源．
4．实验步骤 (1)按图 5－5－5 所示将装置竖直架稳．
Biblioteka Baidu图 5－5－5
(2)手提纸带让重锤靠近打点计时器，待接通电源后，再松开 纸带． (3)换几条纸带，重做上述实验． (4)选取点迹清晰的纸带测量： ①在纸带上任意选取相距较远的两点 A、B，测出两点之间的 距离 hAB. ②利用公式计算出 A、B 两点的速度 vA、vB.
(2)如图 5－5－4 所示，借助电火花计时器打出的纸带，测出 物体自由下落的高度 h 和该时刻的速度 v.打第 n 个计数点时的瞬 时速度等于以该时刻为中间时刻的某一段时间内的平均速度，即 xn＋xn＋1 hn＋1－hn－1 vn＝ 或 vn＝ .(T 为相邻计数点间的时间间隔) 2T 2T
图 5－5－4
(5)速度不能用 vn＝gtn 或 vn＝ 2ghn计算，因为只要认为加速 度为 g，机械能当然守恒，即相当于用机械能守恒定律验证机械 能守恒定律，况且用 vn＝gtn 计算出的速度比实际值大，会得出机 械能增加的错误结论，而因为摩擦阻力的影响，机械能应该减小， 所以速度应从纸带上直接测量计算．同样的道理，重物下落的高
7 mghAB (5)比较 ΔEp＝□ 否近似相等． (6)得出实验结论．
1 2 1 2 8 2mvB－2mvA 和 ΔEk＝□
是
5．注意事项 (1)应尽可能控制实验条件，即应满足机械能守恒的条件，这 就要求尽量减小各种阻力的影响，采取的措施有： 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应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，增大密度可以减小体积，可使空气阻力减小．
2 vn 1 2 度 h，也只能用刻度尺直接测量，而不能用 hn＝ gtn或 hn＝ 计 2 2g
算得到．
6．误差分析 (1)本实验中因重物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)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 O 点量起，一次将各打 点对应的下落高度测量完，或者多次测量取平均值．