2021高一物理-4.5.2-实验：验证机械能守恒定律-每课一练(教科版必修2).docx

4.5.2 试验：验证机械能守恒定律1试验目的与试验器材(1)试验的目的是：争辩物体自由下落过程中_守恒，即系统机械能的总量保持不变(2)试验所需要的器材有：铁架台、铁夹、打点计时器、夹子、复写纸、刻度尺、_、_、_、_等2试验原理在只有_做功的自由落体运动中，物体的_和_相互转化，但总的机械能守恒即动能的_等于重力势能的_(1)若以重物下落时的起点为基准，物体下落高度h时的速度为v，在误差允许的范围内，由计算得出mv2mgh0，若取下落高度的确定值为h，则有_，则机械能守恒定律得到验证(2)若以重物下落过程中的某一点A为基准，设重物的质量为m，测出物体对应于A点的速度vA，再测出物体由A点下落h后经过B点的速度vB，则在误差允许范围内，由计算得出mvmvmgh，则机械能守恒定律得到验证3数据处理取下落高度的确定值为h.(1)利用公式vn，计算出点1、点2、点3、的瞬时速度v1、v2、v3、.(2)要验证的是mv2_或mvmv_，只需验证v2gh或vvgh，因此_测量重物的质量m.验证：通过计算，看在误差允许的范围之内v与ghn是否相等或vv与ghmn是否相等【概念规律练】学问点一试验器材的选择和试验的操作1用自由落体法验证机械能守恒定律的试验中，下列物理量中需要测量的有()A重物的质量B重力的加速度C重物下落的高度D与重物下落高度对应的重物的瞬时速度2在验证机械能守恒定律的试验中：(1)从下列器材中选出试验所必需的，其编号为_A打点计时器(包括纸带) B重物C天平 D毫米刻度尺E秒表 F运动小车(2)打点计时器的安装放置要求为_；开头打点计时的时候，应先_，然后再_(3)选择下列正确的试验步骤，并按次序排列为_A用天平测出重锤的质量B把打点计时器竖直地夹稳在铁架台上C接通电源，松开纸带D松开纸带，接通电源E用停表登记重锤下落的时间F取下纸带，重复上述试验3次G将纸带固定在重锤上，让纸带穿过打点计时器并用手提住，使重锤靠近打点计时器H选取抱负纸带，对几个便利的点测量并计算，看mgh和mv2是否相等学问点二试验的原理3在某次验证机械能守恒定律的试验中，由于打点计时器两限位孔不在同一条竖直线上，使纸带通过时受到了较大的阻力，则结果()Amghmv2 Bmgh”或“Ek，这是由于重物下落的过程中除了受到空气阻力的作用外，还受到纸带和限位孔间摩擦阻力的作用5C依据机械能守恒定律有：mghmv2，v22gh，所以v2与h成正比例关系，函数图象是一条过原点的直线，C正确点评图象法的应用必需与函数关系式相结合使用，才能充分明确图象与函数之间的关系及图象的外形6(1)1.911m(2)1.89m (3)见解析解析(1)重力势能的削减量为Ep减mghOBm9.80.1951.911m(2)重物下落到B点时的速度vB m/s1.944 m/s所以重物从O点下落到B点动能的增加量为Ek增mvm1.94421.889m(3)从(1)、(2)中计算的数据可得出在试验误差允许的范围内重物削减的重力势能等于其增加的动能，机械能守恒产生误差的主要缘由：重物在下落时要受到阻力作用(打点计时器对纸带的摩擦力、空气阻力)，克服阻力做功课后巩固练1AE在“验证机械能守恒定律”的试验中，需验证重力势能削减量mgh和动能增加量mv2之间的大小关系若机械能守恒，则有mghmv2，两边都有质量，可约去，即验证ghv2成马上可，无需用停表测量时间，因此E选项也多余，其余选项都需要，故应选A、E.2B为减小试验误差，重物应选质量大些的，且重物质量不需称量，A、C错，B正确；电磁打点计时器的振针与纸带间有摩擦，电火花计时器对纸带的阻力较小，故选用电磁打点计时器误差大些，D错误3CD4(1)C(2)解析(1)本试验需要验证mgh与mv2的关系，所以不需要测量重物质量m，C正确(2)重物在下落过程中克服阻力做功，使减小的重力势能不能完全转化为动能，所以mghmv2.5(1)AD(2)见解析解析(1)需要米尺来测量两点之间的距离，电磁打点计时器需用沟通电源，故选A、D.(2)纸带与电磁打点计时器之间存在摩擦阻力；测量两点之间距离时，读数有误差；计算势能变化时，选取的两点距离过近；交变电流频率不稳定(选取两个缘由即可)6D在验证机械能守恒定律的试验中，物体下落的高度是用刻度尺测出；瞬时速度的测量则是接受匀变速直线运动的规律，依据纸带上某点的瞬时速度等于该点前后相邻两点间的平均速度进行计算得出的，故只有D方案符合要求7(1)BCD(2)0.980.490.48解析(1)步骤B错，应当接到电源的沟通输出端；步骤C不必要，由于依据测量原理，重物的动能和势能表达式中都包含了质量m，可以约去，所以不必测量重物的质量；步骤D错，应先接通电源，待打点计时器工作稳定后再释放纸带(2)vBAC102 m/s0.98 m/s从点O到点B，重力势能的削减量EpmghOB19.85.01102 J0.49 J此过程物体动能的增量Ekmv10.982 J0.48 J.8见解析解析本题主要考查同学对验证机械能守恒定律试验原理的理解甲同学选择从O到C段验证机械能守恒，计算C点的速度用v2ghOC，犯了用机械能守恒定律去验证机械能守恒的错误计算vC可以选择vC.乙同学选择了从B到C段验证机械能守恒，由于B、C较近可造成误差偏大，可选择BD段相对较为合适