高中人教物理必修2 第五章 实验六.doc

实验六　验证机械能守恒定律
一、基本原理与操作
原理装置图
操作要领
(1)安装：打点计时器竖直安装；纸带沿竖直方向拉直
(2)重物：选密度大、质量大的金属块，且靠近计时器处释放
(3)打纸带：让重物自由下落，纸带上打下一系列小点
(4)速度：应用vn＝，不能用vn＝或vn＝gt计算
二、数据处理
1．方案一：利用起始点和第n点计算：验证ghn＝v
2．方案二：任取较远两点A、B：验证ghAB＝v－v
3．方案三：图象法，描绘出v2－h图线
误差分析
(1)减小测量误差：一是测下落距离时都从O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)误差来源：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ΔEk＝mv必定稍小于重力势能的减少量ΔEp＝mghn，改进办法是调整器材的安装，尽可能地减小阻力。
热点一　教材原型实验
命题角度　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：
图1
(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．选择打点清晰和1、2两点距离接近2 mm的一条纸带，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
F．分别算出mv和mghn，在实验误差范围内看是否相等
解析　(1)要验证从第2点到第6点之间的纸带对应重物的运动过程中机械能守恒，应测出第2点到第6点的距离h26，要计算第2点和第6点的速度v2和v6，必须测出第1点到第3点之间的距离h13和第5点到第7点之间的距离h57，机械能守恒的表达式为mgh26＝mv－mv，即gh26＝v－v。
(2)实验操作顺序为ADBCEF。
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
gh26＝v－v　 (2)ADBCEF
命题角度　数据处理及误差分析
【例2】　物理兴趣小组的同学用图2甲所示的装置验证机械能守恒定律，电源的频率为50 Hz，重锤的质量为m＝1.0 kg，重力加速度g＝9.8 m/s2，他们通过正确的实验操作得到了如图乙所示的纸带。为了验证机械能是否守恒，该小组同学采用了以下两种方法。
图2
(1)方法一：打点计时器打下计时点5时重锤的瞬时速度为_