1、要点整合热点聚焦实验四 验证机械能守恒定律要点整合热点聚焦要点整合热点聚焦误差分析1减小测量误差：一是测下落距离时都从 0 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 Ek12mv2n必定稍小于重力势能的减少量Epmghn，改进办法是调整器材的安装，尽可能地减小阻力。要点整合热点聚焦注意事项1打点计时器要竖直：安装打点计时器时要竖直架稳，使其两限位孔在同一竖直平面内以减少摩擦阻力。2重物密度要大：重物应选用质量大、体积小、密度大的材料。3一先一后：应先接通电源，让打点计时器正常工作，后松开纸带让重物下落。4测
2、长度，算速度：某时刻的瞬时速度的计算应用vnhn1hn12T，不能用 vn 2ghn或 vngt 来计算。要点整合热点聚焦热点一 实验原理及数据处理【例1】在进行“验证机械能守恒定律”的实验中：图1要点整合热点聚焦(1)两实验小组同学分别采用了如图1甲和乙所示的装置，采用两种不同的实验方案进行实验。在图甲中，下落物体应选择密度_(选填“大”或“小”)的 重 物；在 图 乙 中，两 个 重 物 的 质 量 关 系 是m1_m2(选填“”、“”、“”)；采用图乙的方案进行实验，还需要的实验器材有交流电源，刻度尺和_；比较两种实验方案，你认为图_(选填“甲”或“乙”)所示实验方案更合理，理由是_。要
3、点整合热点聚焦(2)有一同学采用了图甲所示的方案，选出一条纸带如图2所示，其中O点为起始点，A、B、C为三个计数点，打点计时器通以50 Hz交流电，在计数点A和B之间、B和C之间还各有一个点，重物的质量为0.5 kg，g取9.8 m/s2。根据以上数据，打B点时重物的重力势能比开始下落时减少了_ J，这时它的动能是_ J，根据上面这两个数据你能得到的结论是：_。(结果保留三位有效数字)图2要点整合热点聚焦解析(1)为了减小空气阻力的影响，选择体积小、密度大的重物；在题图乙中，m2在m1的拉力作用下向上运动，所以m1m2。两重物质量不等，分析系统损失的重力势能是否近似等于增加的动能时，两边质量不
4、能约去，故需要天平测量两重物的质量。题图乙中所示实验还受到细线与滑轮的阻力的影响，机械能损失较大，故题图甲所示实验方案较为合理。要点整合热点聚焦(2)重力势能减少量为 EpmghOB0.867 J；打 B 点时重物的速度为 vBxOCxOA2T，打 B 点时重物的动能为 EkB12m(xOCxOA2T)20.852 J，可见在误差允许的范围内，重物下落时机械能守恒。要点整合热点聚焦答案(1)大 天平 甲 图乙中还受到细线与滑轮的阻力的影响(2)0.867 0.852 在误差允许的范围内，重物下落时机械能守恒要点整合热点聚焦数据处理的方法方法一：用12mv2mgh 验证时，利用起始点和第 n 点
5、计算。方法二：用12mv2B12mv2Amgh 验证时，任取两点计算。方法三：图象法。从纸带上选取多个点，测量从第一点到其余各点的下落高度 h，并计算各点速度的平方 v2，然后以12v2 为纵轴，以 h 为横轴，根据实验数据绘出12v2h 图线。若在误差允许的范围内图线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。要点整合热点聚焦【变式训练】1(2014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3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3要点整合热点聚焦(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
6、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4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(结果保留三位有效数字)。图4要点整合热点聚焦(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要点整合热点聚焦解析(1)甲，理由是：采用乙图实验时，由于小车和斜面间存在摩擦力的作用，且不能忽略，所以小车在下滑过程中机械能不守恒，故乙图不能用来验证机械能守恒定律。(2)vBAC2T1.37 m/s；(
7、3)因为 mgh12mv2，所以 v22gh，图线的斜率是 2g，可得g9.7 m/s2 或 g9.8 m/s2。要点整合热点聚焦答案(1)甲 采用乙图实验时，由于小车和斜面间存在摩擦力的作用，且不能忽略，所以小车在下滑过程中机械能不守恒，故乙图不能用来验证机械能守恒定律(2)1.37(3)9.7或9.8要点整合热点聚焦热点二 拓展创新实验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、探究性等特点。视角1 实验器材的改进 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。通过小球自由落体运动的闪光照片或平抛运动
8、验证机械能守恒。视角2 实验原理的迁移和试验方法的改进要点整合热点聚焦【例2】某同学利用如图6所示的装置来验证由小车与钩码组成的系统机械能守恒图6要点整合热点聚焦(1)现提供如下器材：A小车 B钩码 C一端带滑轮的长木板 D细绳 E电火花打点计时器 F纸带 G毫米刻度尺 H游标卡尺 I低压交流电源 J220 V交流电源实验中不需要的器材是_(填写器材前的字母)，还需要的器材是_。(2)为尽可能消除摩擦力对本实验的影响，使验证结果尽可能准确，则小车质量M和钩码质量m的关系应该满足_。要点整合热点聚焦(3)小明和小军同学在做该实验时，小明认为只要采用平衡摩擦力的方法将摩擦力平衡掉就可以了，无须满足
9、(2)问中小车质量M和钩码质量m的关系，而小军却否认小明的看法，你认为小明的看法_(选填“正确”或“不正确”)，理由是_。(4)两位同学统一观点后完成实验，得到一条纸带，去掉前面比较密集的点，选择点迹清晰且便于测量的连续7个点(标号为06)，测出相关距离如图7所示，要验证在第2点与第5点时系统的机械能相等，则应满足关系式_(设小车质量M，钩码质量m，打点周期为T)。要点整合热点聚焦图7要点整合热点聚焦解析(1)实验不需要游标卡尺，距离由刻度尺测量，电火花计时器直接使用220 V交流电源，不需要低压交流电源，不需要的器材是H、I。还需要天平测量钩码和小车的质量。(2)为尽可能消除摩擦力对本实验的
10、影响，使验证结果尽可能准确，则小车质量M和钩码质量m的关系应该满足Mm，这样能使摩擦力做的功相对少些，以减小机械能的损失。(3)小明的看法不正确，因为平衡摩擦力后，摩擦力还做负功，系统机械能不守恒。要点整合热点聚焦(4)利用匀变速直线运动的推论：v2d3d12T，v5d6d42T从第 2 点到第 5 点时系统的动能增加12(Mm)(d6d42T)212(Mm)(d3d12T)2从第 2 点到第 5 点时系统的重力势能减小量：mg(d5d2)应 满 足 关 系 式 mg(d5 d2)12(M m)(d6d42T)2 12(M m)(d3d12T)2要点整合热点聚焦答案(1)H，I 天平(2)Mm
11、(3)不正确 因为平衡摩擦力后，摩擦力还做负功，系统机械能不守恒(4)mg(d5d2)12(Mm)(d6d42T)212(Mm)(d3d12T)2要点整合热点聚焦【变式训练】2.2015苏、锡、常、镇四市高三教学情况调研(一)某同学利用如图8所示的实验装置验证机械能守恒定律。弧形轨道末端水平，离地面的高度为H。将钢球从轨道的不同高度h处静止释放，钢球的落点距轨道末端的水平距离为x。(1)若轨道完全光滑，x2与h的理论关系应满足x2_。(用H、h表示)图8要点整合热点聚焦(2)该同学经实验测量得到一组数据，如下表所示：请在坐标纸上作出x2h关系图。h(101m)2.003.004.005.006
12、.00 x2(101m2)2.623.895.206.537.78要点整合热点聚焦(3)对比实验结果与理论计算得到的x2h关系图线(图9中已画出)，自同一高度静止释放的钢球，水平抛出的速率_(填“小于”或“大于”)理论值。图9要点整合热点聚焦(4)从x2h关系图线中分析得出钢球水平抛出的速率差十分显著，你认为造成上述偏差的可能原因是_。解析(1)钢球下滑，机械能守恒 mgh12mv2，得 v22gh，钢球做平抛运动有 H12gt2，xvt，得 x2v2t22gh2Hg 4Hh。(2)根据表中数据描点作图，如答图所示。(3)钢球滚下过程克服阻力做功，机械能减少，所以水平抛出的速率小于理论值。要点整合热点聚焦答案(1)4Hh(2)依次描点，连线(画成折线不得分)小于
