1、第6讲 实验六 验证机械能守恒定律,热点一 实验器材的选择及误差分析 【典例1】 做“验证机械能守恒定律”实验，完成下列问题：(1)从下列器材中选出实验时所用的器材(填写编号)_A打点计时器(包括纸带) B重锤 C天平 D毫米刻度尺 E秒表 F运动小车(2)打点计时器的安装要求_；开始打点计时的时候，应先_，然后_(3)计算时对所选用的纸带要求是_,(2)打点计时器安装时，两个限位孔在同一竖直线上，这样才能使重锤在自由落下时，受到的阻力较小，开始打点计时时，应先给打点计时器通电打点，然后再释放重锤，让它带着纸带一同落下 (3)所选的纸带点迹清晰 (4)产生系统误差的主要原因是纸带通过打点计时器
2、时存在摩擦力的作用，使得重锤获得的动能往往小于它所减少的重力势能，为减小误差，重锤应选密度大一些的 答案 见解析,【变式跟踪1】 用如图5-6-1甲所示的装置“验证机械能守恒定律”,图5-6-1,(1)下列物理量需要测量的是_，通过计算得到的是_(填写代号) A重锤质量 B重力加速度 C重锤下落的高度 D与下落高度对应的重锤的瞬时速度,(2)设重锤质量为m、打点计时器的打点周期为T、重力加速度为g.图乙是实验得到的一条纸带，A、B、C、D、E为相邻的连续点根据测得的x1、x2、x3、x4写出重锤由B点到D点势能减少量的表达式_，动能增量的表达式_由于重锤下落时要克服阻力做功，所以该实验的动能增
3、量总是_(填“大于”、“等于”或“小于”)重力势能的减少量,热点二 实验数据的处理及分析 【典例2】 用如图5-6-2甲所示实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒m2从高处由静止开始下落，m1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律图乙给出的是实验中获取的一条纸带：0是打下的第一个点，每相邻两个计数点间还有4个点(图中未标出)，计数点间的距离如图乙所示已知m150 g、m2150 g，则(g取10 m/s2，结果保留两位有效数字),图5-6-2,图5-6-3,【变式跟踪2】 (2013南京模拟)某实验小组在做“验证机械能守恒定律”实验中，提出了如图5-6-
4、4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,图5-6-4,(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_. (2)若该小组采用图甲的装置打出了一条纸带如图5-6-5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),图5-6-5,(3)该小组内同学们根据纸带算出了相应点的速度，作出v2h图线如图5-6-6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),图5-6-6,【典例3】 利用气垫导
5、轨验证机械能守恒定律，实验装置示意图如图5-6-7所示：,图5-6-7,(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.,(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_
6、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,【变式跟踪3】 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5-6-8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/s2，小球质量m0.2 kg，结果保留3位有效数字),图5-6-8,(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_.,预测高考命题视角以本实验为背景，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、实验方法的改进等特点 视角1 实验方案的改进由系统动能、重力势能的变化验证机械能守恒，所用实验器材：光电门、气垫导轨(如典例3)通过小球自由落体运动的闪光照片验证机械能守恒，如变式跟踪3. 视角2 计算法数据处理,见Word版活页训练,
