鲁科版（新教材）2022版高考一轮复习第4章功和机械能实验5验证机械能守恒定律（物理 学案）

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实验五　验证机械能守恒定律1．安装打点计时器时要竖直架稳，使其两限位孔在同一竖直线上以减小摩擦阻力。2．重物应选用质量大、体积小、密度大的材料。3．应先接通电源，让打点计时器正常工作后，再松开纸带让重物下落。4．纸带长度应选用60 cm左右为宜，应选用点迹清晰的纸带进行测量。5．速度不能用vn＝gtn或vn＝ 计算，速度应从纸带上直接测量计算。同样的道理，重物下落的高度h，也只能用刻度尺直接测量，而不能用hn＝gt 或hn＝ 计算得出。误差产生原因减小方法偶然误差测量长度带来的误差(1)测量距离时应从计数点0量起，且选取的计数点离0点远些(2)多次测量取平均值系统误差重物和纸带下落过程中存在阻力(1)打点计时器安装稳固，并使两限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力(2)选用质量大、体积小的物体作为重物，以减小空气阻力的影响 考点1　实验原理与实验操作典例　如图甲所示为验证机械能守恒定律的实验装置。现有器材为：带夹子的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带夹子的重物、天平。(1)为完成实验，还需要的器材有________。A．刻度尺　　　　　　B．4～6 V直流电源C．秒表  D．4～6 V交流电源(2)某同学用如图甲所示装置打出的一条纸带如图乙所示，相邻两点之间的时间间隔为0.02 s，根据纸带计算出打下D点时重物的速度大小为________m/s。(结果保留3位有效数字)(3)采用重物下落的方法，根据公式 mv2＝mgh验证机械能守恒定律，对实验条件的要求是______________，为验证和满足此要求，所选择的纸带第1、2两点间的距离应接近________。(4)该同学根据纸带算出了相应点的速度，作出的v2­h图像如图丙所示，则该图线斜率的物理意义是__________________。考点2　数据分析与误差分析典例　(2020·武威模拟)利用图甲所示装置做“验证机械能守恒定律”的实验。(1)为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的________。A．动能变化量与势能变化量B．速度变化量和势能变化量C．速度变化量和高度变化量(2)实验中，先接通电源，再释放重物，得到如图乙所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC。已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T，设重物的质量为m。从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能变化量ΔEp＝________，动能变化量ΔEk＝________。乙(3)大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是________。A．利用公式v＝gt计算重物速度B．利用公式v＝ 计算重物速度C．存在空气阻力和摩擦阻力的影响D．没有采用多次实验取平均值的方法考点3　实验的改进与创新典例　利用气垫导轨“验证机械能守恒定律”的实验装置如图甲所示，水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨，导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的小球相连；遮光片两条长边与导轨垂直，导轨上B点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t，用d表示A点到光电门B点的距离，b表示遮光片的宽度，将遮光片通过光电门的平均速度看成滑块通过B点时的瞬时速度v，实验时滑块在A点由静止开始运动。(1)某次实验测得倾角θ＝30°，重力加速度用g表示，滑块从A点到达B点时，小球和滑块组成的系统的动能增加量可表示为ΔEk＝________，系统的重力势能减少量可表示为ΔEp＝________，在误差允许的范围内，若ΔEk＝ΔEp，则可认为系统的机械能守恒。(用题中所给字母表示)(2)按上述实验方法，某同学改变A、B两点间的距离，得到滑块到B点时对应的速度，作出的v2­d图像如图乙所示，并测得M＝m，则重力加速度g＝________m/s2。