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课件网) 5．实验：验证机械能守恒定律 第八章 机械能守恒定律 [实验目标] 1．会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的瞬时速度。 2．掌握利用落体法验证机械能守恒定律的原理和方法。 3．会使用气垫导轨、光电门，理解并掌握利用滑块沿导轨下滑验证机械能守恒定律的原理和方法。 必备知识·自主预习储备 探究重构·关键能力达成 类型一 实验原理与操作 【典例1】———验证机械能守恒定律”的实验装置可以采用图示的甲或乙方案来进行。 (1)比较这两种方案，_____(选填“甲”或“乙”)方案好些。 (2)在“验证机械能守恒定律”的实验中，直接测量的物理量是_____。 A．重力加速度 B．重物下落的高度 C．重物下落的瞬时速度 D．重物下落的平均速度 甲 B (3)在进行“验证机械能守恒定律”的实验时，应_____。 A．先释放纸带，再接通电源 B．用手托住重物由静止释放 C．根据v＝gt计算重物在t时刻的速度 D．使重物下落的起始位置靠近打点计时器 D [解析] (1)甲方案摩擦阻力小，误差小，而且方便操作，所用实验器材少，所以甲方案好些。 (2)验证机械能守恒的实验，即验证重力势能减少量等于动能的增加量，所以重力加速度是已知的，无须测量，A错误；实验要计算重力势能的减少量，所以需要测量重物下落的高度，B正确；本实验下落的瞬时速度是根据纸带处理得到，无法直接测量，而平均速度本实验用不到，C、D错误。 (3)在实验时应先接通电源，打点稳定后再释放纸带，A错误；释放时，纸带应竖直，减少与限位孔的摩擦，所以释放时，应按题图中所示用手竖直提起纸带，B错误；因为要验证机械能守恒，所以速度需根据实际的纸带计算，而不能用自由落体公式计算，因为自由落体运动只受重力，机械能一定守恒，C错误；释放纸带前，重物应靠近打点计时器，这样可以充分利用纸带，D正确。 类型二 数据处理和误差分析 【典例2】 在验证机械能守恒定律的实验中，所用电源的频率为50 Hz。某同学选择了一条理想的纸带，用刻度尺测得各计数点到O点的距离，如图乙所示，图中O点是打点计时器打出的第一个点，A、B、C分别是每打两个点取出的计数点。 (1)从下列选项中选出实验所必需的器材，其对应的字母为_____。 A．打点计时器(包括纸带) B．重锤 C．天平 D．秒表(或停表) E．小车 (2)若重锤的质量为1.00 kg, 当打点计时器打到B点时重锤的重力势能比开始下落时减少了_____ J；此时重锤的动能比开始下落时增加了_____ J。(结果保留三位有效数字) AB 1.85 1.68 (3)一同学分析得出的实验结果是重锤重力势能的减少量小于动能的增加量。下列对造成该实验结果的原因分析正确的是_____。 A．空气对重锤的阻力和打点计时器对纸带的阻力 B．选用重锤的质量过大 C．交流电源的频率大于50 Hz D．交流电源的频率小于50 Hz D (4)测量从第一点到其余各点的下落高度h，并计算对应速度v，然后以v2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据作出v2-h图像。若在误差允许的范围内图像是一条过原点且斜率为_____的直线，则验证了机械能守恒定律。 A．19.6 B．9.80 C．4.90 A (3)空气对重锤阻力和打点计时器对纸带的阻力，会导致重力势能部分转化为内能，则重力势能的减小量会略大于动能的增加量，故A错误；验证机械能守恒，即验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，质量可以约去，选择质量较大的重锤，不会使得重力势能的减小量小于动能的增加量，故B错误；若交流电的频率f<50 Hz，由于速度值仍按频率为50 Hz计算，频率的计算值比实际值偏大，周期值偏小，算得的速度值偏大，动能值也就偏大，则可能出现ΔEk>ΔEp的结果。同理，交流电源的频率大于50 Hz，则频率的计算值比实际值偏小，周期值偏大，算得的速 ... ...
