广东学业水平测试物理冲A学案 第10章10.4　探究动能定理、验证机械能守恒定律 Word版含答案

探究动能定理、验证机械能守恒定律 [基础知识填充] 验证机械能守恒定律 实验目的：验证机械能守恒定律． 实验原理：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可以互相转化，但总的机械能守恒．根据物体做自由落体运动时打点计时器打出的纸带，用米尺测出重锤下落的高度h，求出对应点的瞬时速度v，从而验证物体在自由下落过程中，重力势能的减少量ΔEp＝mgh与物体动能的增加量ΔEk＝mv2是否相等． 实验器材：电磁(电火花)打点计时器、纸带、复写纸、低压交流电源、开关、导线若干、铁架台、铁夹、重锤、刻度尺． 实验步骤 1．把电磁打点计时器竖直地固定在铁架台上，打点计时器的两根导线接在低压交流电源上． 2．将纸带固定在重锤上，让纸带穿过打点计时器，用手提着纸带，使重锤靠近打点计时器，如图所示． 3．接通电源，释放纸带让重物自由下落，计时器就在纸带上打出一系列点来． 4．换几条纸带，重复上述步骤． 5．在打出的纸带中选择点迹清晰，第1、2点间距约为2 mm的纸带进行测量． 6．在挑选的纸带上记下第一点的位置O，并在纸带上从任意点开始选取几个点1、2、3…并测量出各点到位置O的距离．这些距离就是物体运动到点1、2、3…时下落的高度h1、h2、h3… 7．利用公式v＝分别求出物体在打下点2、3…时的瞬时速度v2、v3… 8．把得到的数据填入表格，算出重锤运动到点2、3…时减少的重力势能mgh2、mgh3…再算出物体运动到点2、3…时增加的动能mv、mv…比较mv与mgh2、mv与mgh3…是否在实验误差允许的范围内相等． [学考真题对练] 1．(2019·广东学业水平考试)在做“验证机械能守恒定律”的实验时，发现重锤减少的重力势能总是大于重锤增加的动能，其主要原因是(　　) A．重锤及纸带下落过程中有阻力做功 B．选用的重锤质量较大 C．重锤离地面较高 D．重锤离地面较低 答案：A 2．(2015·广东学业水平考试)在落体法“验证机械能守恒定律”实验中，不需要使用的器材是(　　) A．重锤　　　　　　　　 B．纸带 C．螺旋测微器 D．打点计时器 答案：C 3．(2015·广东学业水平考试)某同学设计的“验证机械能守恒定律”实验，操作步骤有：①将打点计时器固定在铁架台上；②松开纸带，重物自由下落；③更换纸带，重复实验几次；④接通电源，打点计时器开始工作；⑤将连接重物的纸带穿过打点计时器．实验操作顺序正确的是(　　) A．①②③④⑤ B．⑤④①③② C．①⑤④②③ D．④⑤①②③ 答案：C 　 1.探究动能定理数据的处理方法(图象法) 从打下O点到打下2、3、4、5点的过程中，合外力F(等于重物的重力)对重物做的功W等于物体动能的改变ΔEk，可由下式计算：mgs＝mv2，动能定理即被验证． 2．验证机械能守恒定律数据处理及注意事项 数据处理 计算纸带上某个点的速度v及距离初始点的高度h，看是否满足动能定理mgh＝mv2. 注意事项 ①实验中打点计时器的安装，两纸带限位孔必须在同一竖直线上，以减少摩擦阻力． ②实验时，必须先接通电源，让打点计时器工作正常后再松手让纸带、重物下落． ③打点计时器必须接交流电源． ④重物的选择应是质量较大，从而使重力远大于下落过程中所受的阻力，实现减小实验误差的目的． ⑤选用纸带时应尽量挑第一、二点间距离接近2 mm的纸带． ⑥计算下落高度时，都必须从起始点算起，不能搞错．为了减小测量h的相对误差，选取的各个计数点要离起始点远一些，但纸带也不宜过长，有效长度可在60 cm～80 cm内． ⑦因为实验要求第一个点对应重物开始下落的时刻，这就要尽量使每点是清晰的小点，为此提起纸带的手要保持不动，待接通电源，打点计时器正常工作后再松开纸带． ⑧实验中，只要验证gh是否等于v2/2即可，不用测量重物的质量． [最新模拟快练] 1．(2018·惠州学考模拟)利用重锤下落 ... ...