内容发布更新时间 : 2025/3/15 5:08:10星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
验证机械能守恒定律
一、实验目的 验证机械能守恒定律。 二、实验器材
铁架台(含铁夹)、打点计时器、学生电源(交流4～6 V)、纸带(数条)、复写纸、导线、毫米刻度尺、重物(带纸带夹)。
突破点(一) 实验原理与操作
[例1] 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，h3，…，hn，计算出对应的瞬时速度v1，v2，v3，…，vn
12
F．分别算出mvn和mghn，在实验误差允许的范围内看是否相等
2[答案] (1)第2点到第6点之间的距离h26
第1点到第3点之间的距离h13 第5点到第7点之间的距离h57 第2点的瞬时速度v2 第6点的瞬时速度v6
mgh26＝mv62－mv22 (2)ADBCEF [由题引知·要点谨记]
1.实验原理的理解[对应第
两种验证方法
121
①利用起始点和第n点计算。代入ghn和vn，如果在实验误差允许的条件下，ghn＝vn2，
22则能验证机械能守恒定律。
1
1
212
题]
②任取两点计算
a.任取两点A、B，测出hAB，算出ghAB。 1212
b.算出vB－vA的值。
22
1212
c.在实验误差允许的条件下，如果ghAB＝vB－vA，则能验证机械能守恒定律。
22
不需要测量物体质量m。 2.实验操作步骤[对应第
安装→穿纸带→打纸带→处理数据。
[集训冲关]
1．(2018·扬州期末)某同学利用“实验图示记心中”所示装置做“验证机械能守恒定律”实验。
(1)关于这一实验，下列说法中正确的是________。 A．打点计时器应接直流电源 B．应先释放纸带，后接通电源打点 C．需使用秒表测出重物下落的时间
D．测出纸带上两点迹间的距离，可知重物相应的下落高度
(2)该同学通过打点后得到一条纸带如图所示，O点为重物自由下落时纸带打点的起点，另选取连续的三个点为计数点A、B、C，各计数点与O点的距离分别为s1、s2、s3，相邻计数点时间间隔为T，当地重力加速度为g，重物质量为m，从开始下落到打下B点的过程中，重物动能的增量表达式ΔEk＝______________，重物重力势能减少量表达式ΔEp＝____________。(用题中字母表示)
(3)经计算发现重物动能增加量略小于重力势能减少量，其主要原因是________。 A．重物的质量过大 B．重物的体积过小
C．重物及纸带在下落时受到阻力 D．电源的电压偏低
(4)为了减小实验误差请提出一条合理性建议：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。 解析：(1)打点计时器应接交流电源，故A错误。开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后再释放重物，让它带着纸带一同落下，如果先放开纸带让重物下落，再接通打点计时器的电源，由于重物运动较快，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大的误差，故B错误。我们可以通过打点计时器计算时间，不需要秒表，故C错误。测出纸带上两点迹
2
题]
间的距离，可知重物相应的下落高度，故D正确。
(2)打B点时重物的速度vB＝
s3－s112
，故重物动能的增量表达式ΔEk＝mvB－0＝2T2
ms3－s1
28T2
，重物重力势能减少量表达式ΔEp＝mgs2。
(3)实验中发现重物增加的动能略小于减少的重力势能，其主要原因是重物下落时受到阻力作用，使得部分重力势能转化为内能，故选C。
(4)为减少实验误差，可选用密度大的材料做重物或使打点计时器的两个限位孔的连线竖直。
ms3－s1
答案：(1)D (2)2
8T器的两个限位孔的连线竖直
2
mgs2 (3)C (4)选用密度大的材料做重物或使打点计时
2．(2019·盐城模拟)小明利用“实验图示记心中”所示装置“验证机械能守恒定律”。 (1)实验中，为减少空气阻力对实验的影响，下列操作可行的是________。 A．选用质量大、体积小的重物 B．打点计时器两限位孔在同一竖直线上 C．释放前手应提纸带上端并使纸带竖直 D．重物下落过程中手始终提住纸带的上端
(2)小明选择一条较为满意的纸带，如图所示。小明以O为计时起点，从A点开始选取纸带上连续点A、B、C、…，测出O到A、B、C、…的距离分别为h1、h2、h3、…，重物的质量为m。小明选择A、C两点，计算出打下B点时速度vB后，通过比较重力势能减少量ΔEp12
＝mgh2和动能增加量ΔEk＝mvB是否相等来验证机械能守恒。你认为小明的数据处理是
2________(选填“正确”或“错误”)的，理由是____________________________。
解析：(1)为了减小阻力的影响，实验时重物选择质量大一些的，体积小一些的，故A正确。安装打点计时器使两限位孔在同一竖直线上，从而减小打点计时器对纸带的阻力的影响，故B错误。释放纸带前，手应提纸带上端并使纸带竖直，可以减小打点计时器对纸带的阻力的影响，故C错误。重物下落过程中，手不能拉着纸带，故D错误。
(2)小明选择O、B两点，计算出打下B点时速度vB，通过比较重力势能减少量ΔEp＝mgh2
12
和动能增加量ΔEk＝mvB是否相等来验证机械能守恒；这种做法是错误的，原因是打下O2点时重物的动能不为0。
答案：(1)A (2)错误 打下O点时重物速度不为0
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