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《验证机械能守恒定律》
一、实验题
1. 利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示，水平桌面上固定一水平的气垫导轨，导轨上A点处有一滑块，其质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的小球相连。调节细绳的长度使每次实验时滑块运动到B点处与劲度系数为k的弹簧接触时小球恰好落地，测出每次弹簧的压缩量x，如果在B点的正上方安装一个速度传感器，用来测定滑块到达B点的速度，发现速度v与弹簧的压缩量x成正比，作出速度v随弹簧压缩量x变化的图象如图乙所示，测得
图象的斜率
。在某次实验中，某同学没有开启速度传感器，但测出了A、B两点间的距离为L，弹簧的压缩量为 ，重力加速度用g表示，则：
滑块从A处到达B处时，滑块和小球组成的系统动能增加量可表示为
______，系统的重力势能减少量可表示为 ______，在误差允许的范围内，若 则可认为系统的机械能守恒。 用题中字母表示
在实验中，该同学测得 ，弹簧的劲度系数 ，并改变A、B间的距离L，作出的 图象如图丙所示，则重力加速度 ______ 。
2. 某实验小组进行“验证机械能守恒定律”的实验．
甲同学用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律，将电火花计时器固定在铁架台上，把纸带的下端固定在重锤上，纸带穿过电火花计时器，上端用纸带夹夹住，接通电源后释放纸带，纸带上打出一系列的点，所用电源的频率为 ，实验中该同学得到一条点迹清晰的纸带如图所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点．纸带连续的计时点A、B、C、D至第1个点O的距离如图所示，已知重锤的质量为 ，当地的重力加速度为 ，从起始点O到打下C点的过程中，重锤重力势能的减少量为 ______J，重锤动能的增加量为 __________J，从以上数据可以得到的结论是__________ 结果保留3位有效数字 ．
第七章 机械能守恒定律
第9节 实验：验证机械能守恒定律
【学习目标】
1、会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度。
2、掌握验证机械能守恒定律的实验原理。
3.通过用纸带与打点计时器来验证机械能守恒定律，体验验证过程和物理学的研究方法。
【重点】掌握验证机械能守恒定律的实验原理。
【难点】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。
预习案
1、推导出机械能守恒定律在本实验中的具体表达式。
在图1中，质量为m的物体从O点自由下落，以地作零重力势能面，下落过程中任意两点A和B的机械能分别为：
EA=
， EB=
如果忽略空气阻力，物体下落过程中的机械能守恒，于是有:
上式亦可写成
为了方便，可以直接从开始下落的O点至任意一点（如图1中A点）来进行研究，这时应有：mghmvA221----本实验要验证的表达式，式中h是
高度，vA是物体在A点的 速度。
2、如何求出A点的瞬时速度vA？
3、如何确定重物下落的高度？
4、怎样验证机械能守恒定律？
探究案
探究一：该实验中选取被打点纸带应注意两点：一是第一点O为计时起点，二是O点的速
度应为零。怎样判别呢？
探究二:是否需要测量重物的质量？
探究三：在架设打点计时器时应注意什么？为什么？
探究四：实验时，接通电源和释放纸带的顺序怎样？为什么？
探究五：测量下落高度时，某同学认为都必须从起始点算起，不能弄错。他的看法正确吗？为了减小测量 h值的相对误差，选取的各个计数点要离起始点适当远些好，还是近些好？
高考物理专题 验证机械能守恒定律（含答案）
1. 在“用DIS研究机械能守恒定律”的实验中，用到的传感器是 传感器。若摆锤直径的测量值大于其真实值会造成摆锤动能的测量值偏 。（选填：“大”或“小”）。
【答案】光电门；大
【解析】在实验中，摆锤的速度通过光电门进行测量，测量的速度是通过小球直径d与挡光时间的比值进行计算，为：dvt，当摆锤直径测量值大于真实值时，小球直径d会变大，导致计算出的小球速度变大，故小球动能也会变大。
2. 如图所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律。
①对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是______________。
A．重物选用质量和密度较大的金属锤
B．两限位孔在同一竖直面内上下对正
C．精确测量出重物的质量
D．用手托稳重物，接通电源后，撒手释放重物
②某实验小组利用上述装置将打点计时器接到50 Hz的交流电源上，按正确操作得到了一条完整的纸带，由于纸带较长，图中有部分未画出，如图所示。纸带上各点是打点计时器打出的计时点，其中O点为纸带上打出的第一个点。重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出，利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有____________。
A．OA、AD和EG的长度
B．OC、BC和CD的长度
C．BD、CF和EG的长度
C．AC、BD和EG的长度
【答案】①AB； ②BC。
【解析】①重物选用质量和密度较大的金属锤，减小空气阻力，以减小误差，故A正确；两限位孔在同一竖直面内上下对正，减小纸带和打点计时器之间的阻力，以减小误差，故B正确；验证机械能守恒定律的原理是：21222121mvmvmgh，重物质量可以消去，无需精确测量出重物的质量，故C错误；用手拉稳纸带，而不是托住重物，接通电源后，撒手释放纸带，故D错误。
1 2020年高考物理备考：专题练习卷---实验：验证机械能守恒定律
1．下列关于“验证机械能守恒定律”实验的实验误差的说法中，正确的是( )
A．重物质量的称量不会造成较大误差
B．重物质量选用得大些，有利于减小误差
C．重物质量选用得较小些，有利于减小误差
D．纸带下落和打点不同步会造成较大误差
【答案】BD
【解析】验证机械能守恒，即验证减少的重力势能是否等于增加的动能即mgh＝12mv2，其中质量可以约去，没必要测量重物质量，A错误；当重物质量大一些时，空气阻力可以忽略，B正确，C错误；纸带先下落而后打点，此时，纸带上最初两点的点迹间隔较正常时略大，用此纸带进行数据处理，其结果是重物在打第一个点时就有了初动能，因此重物动能的增加量比重物重力势能的减少量大，D正确。
2．利用图实所示装置进行验证机械能守恒定律的实验时，需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h。某班同学利用实验得到的纸带，设计了以下四种测量方案，其中正确的方案是( )
A．用刻度尺测出物体下落的高度h，并测出下落时间t，通过v＝gt计算出瞬时速度v
B．用刻度尺测出物体下落的高度h，并通过v＝2gh计算出瞬时速度v
C．根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，计算出瞬时速度v，并通过h＝v22g计算得出高度h
D．用刻度尺测出物体下落的高度h，根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等 2 于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v
【答案】D
【解析】利用g求v和h，相当于利用机械能守恒验证机械能守恒，A、B、C错误，D正确。
3．在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，使质量为m＝1.00 kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带如图所示。O为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取连续点中的三个点。已知打点计时器每隔0.02 s打一个点，当地的重力加速度为g＝9.80 m/s2，那么：
