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名师大讲堂·2013 高考总复习《物理》 实验六 验证机械能守恒定律 实验器材的选择及误差分析 数据处理 12.3 9.80 7.45 5.43 3.76 v2(m2/s2) 3.50 3.13 2.73 2.33 1.94 v(m/s) 0.777 0.630 0.497 0.380 0.279 0.194 0.124 h(m) 7 6 5 4 3 2 1 计数点 图线为通过坐标原点的一条直线，所求g′与g基本相等 解析：（1）重力势能的减少量， 到达B点的速度为，动能的增加量． 若在运动过程中机械能守恒，可得： （2）利用图像可求得斜率为2.40×104 m-1·s-2． 答案：（1） ，， （2）如图；2.40 【例1】 (2010·课标全国，22)右图为验证机械能守恒定律的实验装置示意图．现有的器材为：带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、天平．回答下列问题： (1)为完成此实验，除了所给的器材，还需要的器材有________．(填入正确选项前的字母)A．米尺 B．秒表 C．0～12 V的直流电源 D．0～12 V的交流电源 (2)实验中误差产生的原因有_________________________ ____________________________________________________.解析：(1)用A项米尺测量长度，用D项交流电源供打点计时器使用． (2)纸带与打点计时器之间有摩擦，用米尺测量纸带上点的位置时读数有误差，计算势能变化时，选取始末两点距离过近，交流电频率不稳定． 答案：(1)AD　(2)纸带与打点计时器之间有摩擦；用米尺测量纸带上点的位置时读数有误差，计算势能变化时，选取始末两点距离过近，交流电频率不稳定． 【例2】 某同学利用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律．该同学经正确操作得到打点纸带，在纸带后段每两个计时间隔取一个计数点，依次为1、2、3、4、5、6、7，测量各计数点到第一个点的距离h，并正确求出打相应点时的速度v.各计数点对应的数据见下表： 请在图坐标中，描点作出v2－h图线；由图线可知，重锤下落的加速度g′＝________ m/s2(保留三位有效数字)；若当地的重力加速度g＝9.80 m/s2，根据作出的图线，能粗略验证自由下落的重锤机械能守恒的依据是____________________________________________________． 解析：(2)机械能守恒，则满足v2＝2gh则v2－h图线的斜率表示当地的重力加速度的2倍，所作的图线可求出斜率为19.5，故g′＝9.75 m/s2，误差允许的范围内g′＝g，故机械能守恒． 【例3】（2011年海南卷）A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的砝码相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上B点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t．用d表示A点到导轨底端C点的距离，h表示A与C的高度差，b表示遮光片的宽度，s表示A，B两点的距离，将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度．用g表示重力加速度．完成下列填空和作图； m B A C M 遮光片 光电门 （1）若将滑块自A点由静止释放，则在滑块从A运动至B的过程中，滑块、遮光片与砝码组成的系统重力势能的减小量可表示为 ．动能的增加量可表示为 ．若在运动过程中机械能守恒，与s的关系式为= ________． （2）多次改变光电门的位置，每次均令滑块自同一点（A点）下滑，测量相应的s与t值，结果如下表所示： 1 2 3 4 5 s(m) 0.600 0.800 1.000 1.200 1.400 t(ms） 8.22 7.17 6.44 5.85 5.43 1/t2(104s-2) 1.48 1.95 2.41 2.92 3.39 以s为横坐标，为纵坐标，在答题卡上对应下图位置的坐标纸中描出第1和第5个数据点；根据5个数据点作直线，求得该直线的斜率k = ×104 m-1·s-2 (保留3位有效数字)． 由测得的h、d、b、M和m数值可以计算出- s直线的斜率k0，将k和k0进行比较，若其差值在实验允许的范围内，则可认为此实验验证了机械能守恒定律． 1.4 s(m) 1/t2(104s-2) 1.8 2.2 2.6 3.0 3.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 答案：如图所示　9.75(9.69～9.79均可)