2025年高考物理一轮复习：实验7 验证机械能守恒定律.pdf

实验七验证机械能守恒定律

夯实双星

基础梳理

1.实验原理(如图所示)

通过实验，求出做自落体运动物体的重力势能的减少量和对应过程动能的增加量,在实验

误差允许范围内，若二者相等，说明机械能守恒，从而验证机械能守恒定律.

2.实验器材

打点计时器、交变电源、纸带、复写纸、重物、刻度尺、铁架台(带铁夹)、导线.

3.实验过程

(1)安装器材：将打点计时器固定在铁架台上,用导线将打点计时器与电源相连.

(2)打纸带：用手竖直提起纸带，使重物停靠在打点计时器下方附近，先接通电源，再松开

纸带，让重物自下落，打点计时器就在纸带上打出一系列的点，取下纸带，换上新的纸带重打几条

(3〜5条)纸带.

(3)选纸带：从打出的几条纸带中选出一条点迹清晰的纸带.

(4)进行数据处理并验证.

4.数据处理

(1)求瞬时速度

公式五二可以计算出重物下落仄、h益…的高度时对应的瞬时速度匕、圾、吃….

(2)验证守恒

方案一：利用起始点和第n点计算

代入侬九和(成，如果在实验误差允许的范围内，勿gA,和1■漏相等，则验证了机械能守恒定律.

注意：应选取最初第1、2两点间距离接近2mm的纸带(电源频率为50Hz).

方案二：任取两点计算

①任取两点4、B,测出展,算出mghAB.

②算出会福一全房的值.

③在实验误差允许的范围内，若侬力超=;〃求一%日则验证了机械能守恒定律.

方案三：图像法

测量从第一点到其余各点的下落高度力，并计算对应速度％然后以3-2为纵轴，以力为横轴，根据

实验数据作出1落力图像.若在误差允许的范围内图像是一条过原点且斜率为的直线，则验证了

机械能守恒定律.

5.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线上，以减小

摩擦阻力.

(2)重物应选用质量大、体积小、密度大的.

(3)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)测长度，算速度：某时刻的瞬时速度的计算应用%=”片，不能用％=4荻或%=g力来

计算.

(5)此实验中不需要测量重物的质量.

6.误差分析

(1)系统误差：本实验中因重物和纸带在下落过程中要服阻力(空气阻力、打点计时器阻力)做

功，故重物动能的增加量△色稍小于其重力势能的减少量△区，即△氏(小区，这属于系统误差，改进

的方法是调整器材的安装，尽可能地减小阻力.

(2)偶然误差：本实验的另一个误差来源于长度的测量，属于偶然误差.减小误差的方法是测下

落距离时都从。点测量，一次将各打点对应的下落高度测量完，或者多次测量取平均值.

素养发展

考点口教材原型实验

国1在“验证机械能守恒定律”的实验中，质量7为1.0kg的重物自由下落，带动纸带打出一

系列的点，如图所示.相邻计数点间的时间间隔为0.02s,距离单位为cm.

⑴纸带的左(填“左”或“右”)端与重物相连.

解析：与重物相连的纸带一端应该先打出点，先打出点的速度较小，从纸带图上可以看出是左端.

(2)打点计时器打下计数点方时，物体的速度VB=0.98m/s.(结果保留两位有效数字)

公刀工匚出/上g、士生Xac(7.06—3.14)X102

解析：物体的速度以=赤=m/s=0.98m/s.

乙/u.uq