第四章第6节 实验：验证机械能守恒定律 高中物理必修二同步复习讲义（教科版2019）原卷版+解析版

第四章 6.实验：验证机械能守恒定律 题型1 验证机械能守恒定律 ▉题型1 验证机械能守恒定律 【知识点的认识】 实验：验证机械能守恒定律 1．实验目的：验证物体做自由落体运动时机械能守恒。巩固由纸带求瞬时速度的方法，体验误差分析。 2．实验原理：自由下落的物体只有重力做功，若减小的势能等于增加的动能，即：﹣△Ep＝△Ek，则物体机械能守恒。 3．实验的方法：让连着纸带的重物由静止自由下落，重物下落的高度h，和下落高度h时重物的速度v，可根据纸带得出。看ghv2是否成立？ 4．实验器材：铁架台，重锤，打点计时器，低压交流电源，电键，刻度尺，复写纸，纸带，导线。 5．实验步骤： （1）按装置图安装好器材，注意打点计时器板面竖直，保证两个限位孔中心在同一竖直线上，并用导线将计时器接到低压交流电源上。 （2）将长约1米的纸带一端用小夹子固定在重物上后，另一端（上端）穿过打点计时器限位孔，用手提着纸带，使重物静止并靠近计时器的下方。 （3）接通电源，让重物带动纸带自由下落，计时器在纸带上打下一系列的点。 （4）换几次纸带，重复上述（2）、（3）步骤。 （5）在所得到的纸带中，选取点迹清晰、且第一、二两点间的距离接近2mm的3条纸带进行测量。先记下第一点作为O点，再在纸带上点迹清晰部分依次连续地选取三个计数点，且相邻两计数点间的时间相等，设为T，如图所示的D、E、F三点，用刻度尺测出距O点到E点的距离设为hi，以及D、F间的距离s。 （6）用公式vi，计算出E点对应速度。 （7）看势能减少量mghi是否等于动能增加量。 6．实验结论：重物自由下落时机械能守恒。 7．实验中应注意事项 （1）因为不需要知道物体在某点动能和势能的具体数值，所以不必测量物体的质量m，而只需验证ghn就行了。 （2）打点计时器要竖直架稳，使板面在同一竖直平面内，其两限位孔中心要在同一竖直线上，以尽量减少纸带与打点计时器间的摩擦阻力作用。 （3）实验时，必须先接通电源，让打点计时器正常工作后才能松开纸带让重物下落。 （4）测量下落高度时，都必须从起始点算起，不能弄错。为了减小测量h值的相对误差，选取的各个计数点要离起始点适当远些。 （5）由于实验中不可避免地存在纸带与限位孔、振针间的摩擦及空气阻力作用，因此减小的重力势能值△Ep要大于增加的动能值△Ek。 1．某同学利用如图甲装置验证重锤自由下落过程中机械能守恒．如图乙为他得到的一条纸带，在纸带上取6个计数点，相邻两个计数点间的时间间隔为T＝0.02s，其中1，2，3点相邻，4，5，6点相邻，在3点和4点之间还有若干个点．s1是1，3两点的距离，s2是4，6两点的距离，s3是2，5两点的距离． （1）实验过程中，下列操作正确的有 　CD　 ． A．打点计时器可接在两节干电池上 B．实验时应先松开纸带，然后迅速打开打点计时器 C．实验时应先打开打点计时器，然后松开纸带 D．纸带应理顺，穿过限位孔并保持竖直 （2）点2速度的表达式v2＝　　 ． （3）该同学测得的数据是s1＝4.00cm，s2＝8.00cm，s3＝16.00cm，质量为m的重物从点2运动到点5过程中，动能增加量为 　1.5　 m，势能减少量为 　1.6　 m．（重力加速度g取10m/s2） （4）在实际运动过程中系统动能的增加量ΔEK总小于系统势能的减少量ΔEP，指出产生这个系统误差的原因：　纸带与限位孔之间的摩擦阻力与空气的阻力的影响　 ． 【答案】CD；；1.5；1.6；纸带与限位孔之间的摩擦阻力与空气的阻力的影响 【解答】解：（1）A、将打点计时器接到交流电源上，不能使用干电池．故A错误； B、C、实验时应先打开打点计时器，然后松开纸带．故B错误，C正确； D、纸带应理顺，穿过限位孔并保持竖直，以减小限位孔对纸带的摩擦力．故D正确． 故选：CD （2）点2的瞬时速度等于1、3之间的平均速度 ... ...