2022届高三统考物理人教版一轮复习学案：实验六 验证机械能守恒定律

这是一份2022届高三统考物理人教版一轮复习学案：实验六 验证机械能守恒定律，共7页。
实验溯本求源
●误差分析
1．偶然误差
2.系统误差
●注意事项
1．打点计时器要竖直：安装打点计时器时要竖直架稳，使其两限位孔在同一竖直平面内以减少摩擦阻力．
2．重物密度要大：重物应选用质量大、体积小、密度大的材料．
3．一先一后：应先接通电源，让打点计时器正常工作，后松开纸带让重物下落．
4．测长度，算速度：某时刻的瞬时速度的计算应用vn＝hn+1-hn-12T，不能用vn＝2ghn或vn＝gt来计算．
实验热点探究
热点一 教材原型实验
题型1|实验原理与操作
eq \a\vs4\al\c1(,1) 如图所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律．
(1)对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是________．
A．重物选用质量和密度较大的金属锤
B．两限位孔在同一竖直面内上下对正
C．精确测量出重物的质量
D．用手托稳重物，接通电源后，撤手释放重物
(2)某实验小组利用上述装置将打点计时器接到50 Hz的交流电源上，按正确操作得到了一条完整的纸带，由于纸带较长，图中有部分未画出，如图所示，纸带上各点是打点计时器打出的计时点，其中O点为纸带上打出的第一个点．重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出，利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有________．
A．OA、AD和EG的长度
B．OC、BC和CD的长度
C．BD、CF和EG的长度
D．AC、BD和EG的长度
题型2数据处理及分析
例2 “验证机械能守恒定律”的实验装置如图甲所示．
(1)甲同学按照正确的实验步骤操作后，选出一条纸带如图乙所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点．从纸带上A点开始每隔一个点取一个计数点，取得两个计数点B和C.该同学用刻度尺测得OA＝9.62 cm，OB＝15.89 cm，OC＝23.64 cm.已知打点计时器每0.02 s打一个点，重物的质量为m＝1.00 kg，取g＝9.80 m/s2.在OB段运动过程中，重物重力势能的减少量ΔEp＝________ J，重物动能的增加量ΔEk＝________ J．(结果保留3位有效数字)
(2)乙同学利用该实验装置测定当地的重力加速度．打点计时器打出一条纸带后，他利用纸带测出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h，算出了各计数点对应的速度v，以h为横轴，以12v2为纵轴画出了如图丙所示的图线．图线明显偏离原点，若测量和计算都没有问题，其原因可能是________________________________．测出图线的斜率为k，如果阻力不可忽略，则当地的重力加速度g________(填“大于”“等于”或“小于”)k.
练1 某同学采用如图甲所示的装置进行“验证机械能守恒定律”实验．
(1)除了图甲装置中的器材之外，还必须从图乙中选取实验器材，其名称是________；
(2)指出图甲装置中不合理的地方(一处)________________________________；
(3)小明同学通过正确实验操作得到了如图丙的一条纸带，读出计数点0、4两点间的距离为________ cm；
(4)已知打点计时器的电源频率为50 Hz，计算得出打下计数点5时纸带速度的大小为________m/s(保留两位有效数字)；
(5)在实际的测量中，重物减少的重力势能通常会______(填“略大于”“等于”或“略小于”)增加的动能，这样产生的误差属于______(填“系统误差”或“偶然误差”)；
(6)某同学想用下述方法研究机械能是否守恒．在纸带上选取多个计数点，测量它们到起始点O的距离h，计算对应计数点的重物速度v，描绘v2­h图象，并做如下判断：若图象是一条过原点的直线，则重物下落过程中机械能守恒．
请你分析论证该同学的判断依据是否正确________(填“正确”或“不正确”)，并说明原因________________________________________________________________________．
热点二 实验拓展创新
题型1|用光电门测速法验证
例3 [2021·湖北省荆州中学月考]某同学设计出如图甲所示的实验装置来“验证机械能守恒定律”．让小球从A点自由下落，下落过程中经过A点正下方的光电门B时，光电计时器记录下小球通过光电门的时间t，已知当地的重力加速度为g.
(1)为了验证机械能守恒定律，该实验还需要测量下列哪些物理量________．
A．小球的质量m
B．A、B之间的距离H
C．小球从A到B的下落时间tAB
D．小球的直径d
(2)小球通过光电门时的瞬时速度v＝________(用题中所给的物理量表示)．
(3)调整A、B之间的距离H，多次重复上述过程，作出1t2随H变化的图象如图乙所示，当小球下落过程中机械能守恒时，该图线的斜率k0＝________.
(4)在实验中根据实际数据绘出的1t2－H图象的斜率为k(k