专题8.5 实验：验证机械能守恒定律（讲）-2021-2022学年高一物理同步讲练测（人教版2019必修第二册）（解析版）

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专题 8.5 实验：验证机械能守恒定律（讲）
一、讲目标
1．理解实验的设计思路，明确实验中需要测量的物理量。
2．知道实验中选取测量点的有关要求，会根据实验中打出的纸带测定物体下落的距离，
掌握测量物体运动的瞬时速度的方法。
3．能正确进行实验操作，能够根据实验数据的分析中得出实验结论。
4．能定性地分析产生实验误差的原因，并会采取相应的措施减小实验误差。
二、讲重难点
验证机械能守恒定律的实验原理。
验证机械能守恒定律的误差分析及如何减小实验误差的方法。
三、讲图片思维导图
四、讲考点和题型
【考点】一、实验原理
　让物体自由下落，在忽略阻力的情况下，探究物体的机械能守恒，有两种方案
探究物体的机械能守恒：
1．以物体下落的起始点 O为基准，测出物体下落高度 h时的速度大小 v，若 mv2
＝mgh
成立，则可验证物体的机械能守恒．
2．测出物体下落高度 h过程的初、末时刻的速度 v1、v2，若关系式 mv － mv ＝mgh
成立，则物体的机械能守恒．
二、实验器材
铁架台(带铁夹)、电磁打点计时器、低压交流电源(4～6 V)、重物、毫米刻度尺、
纸带(带夹子)、复写纸片、导线．
三、实验步骤
1．安装置：按图将检查、调整好的打点计时器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：选取点迹较为清晰且 1、2两点间的距离约为 2 mm 的纸带，把纸带上
打出的两点间的距离为 2 mm 的第一个点作为起始点，记作 O，在距离 O点较远处再依
次选出计数点 1、2、3…
4．测距离：用刻度 尺 测 出 O点 到 1、2、3…的距离 ， 即 为对应下 落 的高度
h1、h2、h3…
四、数据处理
1．计算各点对应的瞬时速度：记下第 1个点的位置 O，在纸带上从离 O点适当距
离开始选取几个计数点 1、2、3、…、n，并测量出各计数点到 O点的距离
h1、h2、h3、…、hn，再根据公式 vn＝，计算出 1、2、3、4、…、n点的瞬时速度
v1、v2、v3、v4、…、vn.
2．机械能守恒定律的验证：
方法一：利用起始点和第 n点．
从起始点到第 n个计数点，重力势能减少量为 mghn，动能增加量为 mv，计算 ghn
和v，如果在实验误差允许的范围内 ghn＝v，则机械能守恒定律得到验证．
方法二：任取两点 A、B.
从A点到 B点，重力势能减少量为 mghA－mghB，动能增加量为 mv－mv，计算
ghAB 和v－v，如果在实验误差允许的范围内 ghAB＝v － v ，则机械能守恒定律得到验证．
方法三：图象法．
计算各计数点 v2，以 v2为纵轴，以各计数点到第一个点的距离 h为横轴，根据实
验数据绘出 v2h图线．若在误差许可的范围内图象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．
五、误差分析
1．在进行长度测量时，测量及读数不准确造成误差．
2．重物下落要克服阻力做功，部分机械能转化成内能，下落高度越大，机械能损
失越多，所以实验数据出现了各计数点对应的机械能依次略有减小的现象．
3．由于交流电的周期不稳定，造成打点时间间隔变化而产生误差．
六、注意事项
1．应尽可能控制实验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，增大重力可使阻力的影响相对减小，增大密度
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