2021-2022粤教版物理必修二作业：第4章 第5节.docx
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2022-02-14
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第五节 验证机械能守恒定律
1．试验目的：争辩物体在运动过程中若只有重力和弹力做功，________和________相互
转化，物体的________________．
2．试验方案：
方案一：利用铁架台、重锤、打点计时器等器材，争辩重锤的自由落体运动．
方案二：利用气垫导轨、光电门、钩码、滑块等器材，争辩滑块的运动．
3．试验原理及数据处理
以方案一为例：
(1)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，
如计算出
1
2
mv
2
＝mgh，机械能守恒定律即被验证．
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 v
A
，再测出物体由 A 点下落 Δh 后经过 B 点的速度 v
B
，则在误差允许范围内，由计
算得出
1
2
mv
2
B
－
1
2
mv
2
A
＝mgΔh，机械能守恒定律即被验证．
③测定第 n 点的瞬时速度的方法是：测出第 n 点前后两段相邻相等时间间隔 T 内下落的
距离 s
n
、s
n＋1
，由公式 v
n
＝
s
n
＋
1
＋
s
n
2
T
求出．
(2)数据处理
①利用公式 v
n
＝
h
n
＋
1
－
h
n
－
1
2
T
，计算出点 1、点 2、点 3、…的瞬时速度 v
1
、v
2
、v
3
、….
②要验证的是
1
2
mv
2
＝________或
1
2
mv
2
2
－
1
2
mv
2
1
＝________，只需验证
1
2
v
2
＝gh 或
1
2
v
2
2
－
1
2
v
2
1
＝
gΔh，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
1
2
v
2
n
与 gh
n
是否相等或
1
2
v
2
m
－
1
2
v
2
n
与 gh
mn
是否相
等．
【概念规律练】
学问点 试验器材的选择和试验的操作(以方案一为例)
1．(双选)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
1
2
mv
2
是否相等
【方法技巧练】
一、试验数据的处理方法
3．在“验证机械能守恒定律”的试验中，依据纸带算出各点的速度 v，量出下落距离 h，
则以 v
2
为纵轴，以 h 为横轴，画出的图线应是下图中的( )
4．在“验证机械能守恒定律”的试验中，已知打点计时器所用电源的频率为 50 Hz，查
得当地的重力加速度 g＝9.80 m/s
2
，某同学选择了一条抱负的纸带，用刻度尺测量时各计
数点对应刻度尺上的读数如图 1 所示，图中 O 点是打点计时器打出的第一个点，A、B、
C、D 分别是每两个点取出的计数点．依据以上数据，可知重物由 O 点运动到 B 点时．
图 1
(1)重力势能的削减量为多少？
(2)动能的增加量是多少？
(3)依据计算的数据可得出什么结论？产生误差的主要缘由是什么？
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