1、实验探究： 验证机械能守恒定律,1.基础知识,2.典例剖析,3.跟踪训练,第五章 机械能及其守恒定律,一、基础知识,1.基础知识,1.减小测量误差的办法:一是测下落距离时都从0点量起,一次将各打点对应下落高度测量完,二是多测几次取平均值. 2.系统误差：由于重物和纸带下落过程中要克服阻力做功故动能的增加量Ekmv2/2必定稍小于势能的减少量Epmghn，改进办法是调整器材的安装，尽可能地减小阻力,注意事项,【误差分析】,二、典例剖析,2. 典例剖析,【例1】 (2016浙江温州十校联合体联考)某同学安装如图甲所示的实验装置，验证机械能守恒定律。如图乙所示是该实验得到的一条点迹清晰的纸带，现要取
2、A、B两点来验证实验，已知电火花计时器每隔0.02 s打一个点。,请回答下列问题： (1)电火花计时器的工作电压是_V。 (2)根据纸带可以判断，实验时纸带的_(填 “左”或“右”)端和重物相连接。 (3)若x24.80 cm，则在纸带上打下计数点B时的速度vB_m/s (计算结果保留三位有效数字)。 (4)若x1数据也已测出，则实验还需测出的 物理量为_。,220,左,1.20,如何判断纸带的上下端？,怎样求解纸带上某计数点的速度？,A、B之间的距离或hAB,实验需要确定重力势能，应测量量哪个量？,考点一 实验原理及数据处理,解析显隐,(5)经过测量计算后，某同学画出了如图丙所示的Eh图线，
3、则图中表示动能随高度变化的曲线为_(填“图线A”或“图线B”)。,图线B,数据处理的方法,h,v2/2,0,m,n,m,n,g,?,【变式训练1】在进行“验证机械能守恒定律”的实验中： (1)两实验小组同学分别采用了如图甲和乙所 示的装置,采用两种不同的实验方案进行实验。 在图甲中下落物体应选择密度_(填“大” 或“小”)的重物;在图乙中,两个重物的质量关 系是m1_m2(填“”、“”、“”); 采用图乙的方案进行实验,还需要的实验器材 有交流电源,刻度尺和_； 比较两种实验方案,你认为图_(选填“甲”或“乙”)所示实验方案更合理,理由是_。 (2)某同学采用了图甲所示的方案,选出一条纸带如图
4、示,其中O点为起始点,A、B、C为三个计数点,打点计时器通以50 Hz交流电,在计数点A和B之间、B和C之间还各有一个点,重物的质量为0.5 kg,g取9.8 m/s2。根据以上数据,打B点时重物的重力势能比开始下落时减少了_ J 这时它的动能是_ J;根据上面这两个数据你能得到的结论是：_。(结果保留三位有效数字),转 解析,大,天平,甲,图乙中还受到细线与滑轮的阻力的影响,0.867,0.852,误差允许范围内,重物下落时机械能守恒,转 原题,【备选】 在利用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中,电源的频率为50 Hz，依次打出的点为0,1,2,3，4，n.则:,(1)如用第2点到第6点
5、之间的纸带来验证，必须直接测量的物理量为_、_、_. 必须计算出的物理量为_、_,验证的表达式为_.,(2)下列实验步骤操作合理的排列顺序是_(填写步骤前面的字母) A.将打点计时器竖直安装在铁架台上 B.接通电源，再松开纸带，让重物自由下落 C.取下纸带，更换新纸带(或将纸带翻个面)重新做实验 D.将重物固定在纸带的一端,让纸带穿过打点计时器,用手提着纸带 E.选择一条纸带，用刻度尺测出物体下落的高度h1，h2，h3hn,计算出对应的瞬时速度v1，v2，v3vn F.分别算出mvn2/2和mghn，在实验误差范围内看是否相等,第2点到第6点间的距离h26,第1点到第3点间的距离h13,第5点
6、到第7点间的距离h57,第2点的瞬时速度v2,第6点的瞬时速度v6,ADBCEF,转 解析,转 原题,1实验器材、装置的改进,2速度测量方法的改进,3实验方案的改进,利用自由落体运动的闪光照片验证机械能守恒定律。,【例2】 利用气垫导轨验证机械能守恒定律,实验装置示意图如图所示.(1)实验步骤 将气垫导轨 放在水平桌面上,桌面高度不低于1 m，将导轨调至水平； 用游标卡尺测量挡光条的宽度l9.30 mm； 由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离s_ cm； 将滑块移至光电门1左侧某处,待砝码静止不动时,释放滑块,要求砝码落地前挡光条已通过光电门2； 从数字计时器(图中未画出)上分别读出挡光条通过
7、光电门1和光电门2所用的时间t1和t2； 用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝码的总质量m.,60.00,注意对实验装置的熟悉及实验操作的掌握.,点击 放/缩,转 解析,(2)用表示直接测量量的字母写出下列所示物理量的表达式 滑块通过光电门1和光电门2时瞬时速度分别为v1_和v2_. 当滑块通过光电门1和光电门2时，系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能分别为Ek1_和Ek2_. 在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少Ep_(重力加速度为g) (3)如果Ep_，则可认为验证了机械能守恒定律,l/t1,l/t2,mgs,Ek2-Ek1,转 原题,【变式训练2】(
8、2016河北邯郸模拟)如图为验证小球做自由落体运动时机械能守恒的装置图。图中O点为释放小球的初始位置，A、B、C、D各点为固定速度传感器的位置，A、B、C、D、O各点在同一竖直线上。,(1)已知当地的重力加速度为g，则要完成实 验，还需要测量的物理量是_； A小球的质量m B小球下落到每一个速度传感器时的速度 C各速度传感器与O点之间的竖直距离h D小球自初始位置至下落到每一个速度传感器时所用的时间t (2)作出v2h图象，由图象算出其斜率k，当k_时，可以认为小球在下落过程中系统机械能守恒； (3)写出对减小本实验误差有益的一条建议：_。,转 解析,BC,2g,相邻速度传感器之间的距离适当大
9、些(选质量大、体积小的小球做实验或多测几次求平均值),转 原题,三、跟踪训练,3.跟踪训练,【跟踪训练】某实验小组在做“验证机械能守恒定律”实验中，提出了如图所示的甲、乙两种方案：甲方案为用自由落体运动进行实验，乙方案为用小车在斜面上下滑进行实验 (1)组内同学对两种方案进行了深入的讨论分析，最终确定了一个大家认为误差相对较小的方案，你认为该小组选择的方案是_，理由是：_.,解析 (1)甲,理由是：采用乙图实验时,由于小车和斜面间存在摩擦力的作用,且不能忽略,所以小车在下滑过程中机械能不守恒,故乙图不能用来验证机械能守恒定律.,甲,乙图实验中，小车和斜面间存在摩擦力的作用，且不能忽略，小车下滑
10、过程中机械能不守恒，不能用来验证机械能守恒定律.,解析显隐,(2)若该小组采用图甲的装置打出了一条纸带如图所示，相邻两点之间的时间间隔为0.02 s，请根据纸带计算出B点的速度大小_m/s(结果保留二位有效数字),1.37,解析显隐,点击 放/缩,(3)该小组内同学们根据纸带算出了相应点的速度，作出v2/2-h图线如图所示，请根据图线计算出当地的重力加速度g_m/s2(结果保留两位有效数字),解析显隐,9.7,【跟踪训练】 某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律频闪仪每隔0.05 s闪光一次，如图所标数据为实际距离，该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表(当地重力加速度取9.8 m
11、/s2，小球质量m0.2 kg，结果保留3位有效数字),(1)由频闪照片上的数据计算t5时刻小球的速度v5_m/s； (2)从t2到t5时间内，重力势能增量Ep_J,动能减少量Ek_J； (3)在误差允许的范围内，若Ep与Ek近似相等，即可验证了机械能守恒定律由上述计算得Ep_Ek(选填“”“”或“”)，造成这种结果的主要原因是_.,3.48,1.24,1.28,转 解析,存在空气阻力,返回 原题,【变式训练】某同学利用如图所示的气垫导轨装置验证系统机械能守恒定律。在气垫导轨上安装了两光电门1、2，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过轻质定滑轮与钩码相连。(1)实验时要调整气垫导轨水平。不挂钩码
12、和细线,接通气源,如果滑块_ _， 则表示气垫导轨调整至水平状态。,能在气垫导轨上静止或做匀速运动或滑块经两个光电门的时间相等,(2)不挂钩码和细线，接通气源，滑块从轨道右端向左运动的过程中，发现滑块通过光电门1的时间小于通过光电门2的时间。实施下列措施能够让导轨水平的是_。 A.调节P使轨道左端升高一些 B.调节Q使轨道右端降低一些 C.遮光条的宽度应适当大一些 D.滑块的质量增大一些 E.气源的供气量增大一些 (3)实验时，测出光电门1、2间的距离L，遮光条的宽度d，滑块和遮光条的总质量M，钩码质量m。由数字计时器读出遮光条通过光电门1、2的时间t1、t2，则系统机械能守恒成立的表达式是 _。,转 解析,转 原题,
