课件编号8984227

2021年高考物理复习6.9 实验:验证机械能守恒定律(原稿版+解析版)

日期:2024-06-16 科目:物理 类型:高中试卷 查看:23次 大小:1510217Byte 来源:二一课件通
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    6.9 实验:验证机械能守恒定律 【考点扫描】 1. 实验原理 (1)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互相转化,但总的机械能保持不变。若物体某时刻瞬时速度为v,下落高度为h,则其重力势能的减少量为mgh,动能的增加量为mv2,看它们在实验误差允许的范围内是否相等,若相等则验证了机械能守恒定律。 (2)速度的测量:做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度等于相邻两点间的平均速度vt=2t。计算打第n个点瞬时速度的方法是:测出第n个点的相邻前后两段相等时间T内下落的距离xn和xn+1,由公式vn=或vn=算出,如图所示。 2.实验步骤 (1)仪器安装 将检查、调整好的打点计时器按如图所示装置竖直固定在铁架台上,接好电路。 (2)打纸带 将纸带的一端用夹子固定在重物上,另一端穿过打点计时器的限位孔,用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方。先接通电源,后松开纸带,让重物带着纸带自由下落。更换纸带,重复做3~5次实验。 (3)选纸带 分两种情况说明: ①如果根据mv2=mgh验证时,应选点迹清晰,打点成一条直线,且1、2两点间距离小于或接近2 mm的纸带。若1、2两点间的距离大于2 mm,这是由于先释放纸带,后接通电源造成的。这样,第1个点就不是运动的起始点了,这样的纸带不能选。 ②如果根据mv-mv=mgΔh验证时,由于重物重力势能的变化是绝对的,处理纸带上的数据时,选择适当的点为基准点,这样纸带上打出的第1、2两点间的距离是否为2 mm就无关紧要了,所以只要后面的点迹清晰就可选用。 3.数据处理 (1)求瞬时速度 由公式vn=可以计算出重物下落h1、h2、h3…的高度时对应的瞬时速度v1、v2、v3… (2)验证守恒 方法一:利用起始点和第n点计算。将实验数据代入ghn和v,如果在实验误差允许的范围内,ghn=v,则验证了机械能守恒定律。 方法二:任取两点A、B测出hAB,算出ghAB和的值,如果在实验误差允许的范围内,ghAB=v-v,则验证了机械能守恒定律。 方法三:图象法。从纸带上选取多个点,测量从第一点到其余各点的下落高度h,并计算各点速度的平方v2,然后以v2为纵轴,以h为横轴,根据实验数据绘出v2?h图线。若在误差允许的范围内图线是一条过原点且斜率为g的直线,则验证了机械能守恒定律。 4.误差分析 (1)系统误差 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,故重物动能的增加量ΔEk稍小于其重力势能的减少量ΔEp,即ΔEk<ΔEp,这属于系统误差,改进的方法是调整器材的安装,尽可能地减小阻力。 (2)偶然误差 本实验的另一个误差来源于长度的测量,属于偶然误差。减小误差的方法是测下落距离时都从O点测量时,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。 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,增大其重力可使阻力的影响相对减小,增大其密度可以减小体积,可使空气阻力减小。 (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,打点计时器工作稳定后再松开纸带。 (3)验证机械能守恒时,可以不测出重物质量,只要比较v和ghn大小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。 (5)速度不能用vn=gtn或vn=计算,否则犯了用机械能守恒定律验证机械能守恒定律的错误。 6.实验拓展与创新 在高考中往往以课本实验为背景,通过改变实验条件、实验仪器设置题目,不脱离教材而又不拘泥教材,体现开放性、探究性、创新性等特点 ... ...

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