【文档说明】机械能 专题37.docx，共(4)页，138.113 KB，由小赞的店铺上传

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专题37实验：验证机械能守恒定律授课提示：对应学生用书57页1.利用如图所示装置做“验证机械能守恒定律”实验．为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的动能变化量与势能变化量．(1)实验中，先接通电源，再释放

重物，得到如图所示的一条纸带．在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC.已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T.设重物的质量为m.从打O点到打B点的过程

中，重物的重力势能变化量ΔEp＝________，动能变化量ΔEk＝________．(2)大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是________．A．利用公式v＝gt计算重物速度B．利用公式v

＝2gh计算重物速度C．空气阻力和摩擦力的影响D．没有采用多次实验取平均值的方法(3)某同学想用下述方法研究机械能是否守恒，在纸带上选取多个计数点，测量它们到起始点O的距离h，计算对应计数点的重物速度v，描绘v2­h图像，并做如下判断：若图像是一条过原点的直线，图像斜率满足k＝_______

_，则重物下落过程中机械能守恒．答案：(1)mghBm（hC－hA）28T2(2)C(3)2g解析：(1)从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能减少量ΔEp＝mghB.B点的速度vB＝hC－hA2T，则动能的增加

量为ΔEk＝12mv2B＝m（hC－hA）28T2.(2)验证性实验中若重物的速度采用选项A、B的方法计算得出，则会出现重力势能的减少量等于动能的增加量，A、B错误；由于纸带在下落过程中，重锤和空气之间存在阻力，纸带和打点计时器之间存在摩擦力，所以减小的重力势能会大于动能的增加量，C正确；多次

实验取平均值的方法可以减小偶然误差，对系统误差没有效果，D错误．(3)若机械能守恒，则有mgh＝12mv2，可得v2＝2gh，则此时v2­h图像是过原点的一条直线，图像的斜率为2g.2．[2024·海南省天一大联考]某

同学利用频闪照相机和气垫导轨做“验证机械能守恒定律”的实验，实验装置如图1所示．实验的主要步骤如下：A.用天平测出滑块的质量m＝0.2kg；B．将安装有刻度尺的气垫导轨调整到倾角θ＝24°的倾斜状态(sin24°＝0.4)；C．将滑

块从导轨的顶端由静止释放，使用频闪照相机对滑块进行拍摄，频闪照相机每隔T＝0.05s拍摄一次．某次拍摄后得到的照片如图2所示，该同学在实验中测得影像间对应的实际距离分别为s1＝2.42cm，s2＝3.41cm，s3＝4.37cm，s4＝5.3

4cm.已知当地的重力加速度g＝9.8m/s2.结合以上实验数据，完成下列填空：(计算结果均保留三位有效数字)(1)滑块在位置B时的速度大小为________m/s.(2)滑块由B运动至D，重力势能的减小量为________J，

动能的增加量为________J，在误差允许的范围内，认为滑块下滑过程机械能守恒．(3)写出两条产生误差的可能原因：①____________________；②____________________．答案：(

1)0.583(2)6.10×10－26.03×10－2(3)空气阻力的作用读取数据时产生读数误差解析：(1)滑块做匀变速运动，在位置B时有vB＝（s1＋s2）2T，代入数据得vB＝0.583m/s.(2

)滑块由B运动至D，重力势能的减少量ΔEp＝mg(s3＋s2)·sin24°＝6.10×10－2J，滑块在D点的速度大小vD＝（s3＋s4）2T，解得vD＝0.971m/s，动能的增加量ΔEk＝12m(v2D－v2B)，解得ΔEk＝6.0

3×10－2J.(3)滑块在下滑过程中受空气阻力作用，产生误差或读取刻度尺上滑块对应位置距离时产生读数误差．3．[2024·江西省南昌市期中考试]用如图甲所示的实验装置验证质量分别为m1、m2的物体A、B组成的系统机械能守恒．物体B从高处由静止开始下落，物体A上拖着的纸带打出一系列的点，如

图乙所示是实验中获取的一条纸带，0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点未画出，计数点间的距离如图所示．已知m1＝50g，m2＝150g．(打点计时器打点周期为0.02s，g取9.8m/s2)(1)在

打0～5点的过程中系统动能的增加量ΔEk＝________J(保留三位有效数字)，系统重力势能的减少量ΔEp＝________J，(保留三位有效数字)由此得出的结论是在误差允许范围内，A、B组成的系统机械能守恒．(2)若某同学作

出12v2­h图像如图丙所示，则实验测出当地的重力加速度g＝________m/s2.(保留三位有效数字)答案：(1)0.5760.600(2)9.70解析：(1)打点计时器打点周期为0.02s，每相邻两计数点间还有4个点未画出

，则相邻计数点间的时间间隔为T＝5×0.02s＝0.1s，由中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度可得，打下点5时，速度大小为v5＝x462T＝（21.60＋26.40）×10－22×0.1m/s＝2.40

m/s，系统动能的增加量ΔEk＝12(m1＋m2)v25＝0.576J，系统重力势能的减少量ΔEp＝(m2－m1)gh5＝0.600J.(2)系统机械能守恒，由机械能守恒定律得(m2－m1)gh＝12(m1＋m2)v2，解得12v2＝（m2－

m1）g（m1＋m2）h，结合12v2­h图像有（m2－m1）g（m1＋m2）＝5.821.20，解得g＝9.70m/s2.