小丘学堂高考物理必考实验精细精讲实验六验证机械能守恒定律学案
【实验目的】
验证机械能守恒定律。
【误差分析】
1．本实验中因重物和纸带在下落过程中要克服各种阻力(空气阻力、打点计时器阻力)做功，故动能的增加量ΔEk稍小于重力势能的减少量ΔEp，即ΔEk＜ΔEp，这属于系统误差。改进的办法是调整器材的安装，尽可能地减小阻力。
2．本实验的另一个误差来源于长度的测量，属偶然误差。减小误差的方法是测下落距离时都从0点量起，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。
【注意事项】
1．安装打点计时器时要竖直架稳，使其两限位孔在同一竖直平面内，以减少摩擦阻力。
2．重物应选用质量大、体积小的物体。
3．应先接通电源，让打点计时器正常工作后，再松开纸带让重物下落。
4．测量下落高度时，为了减小测量值h的相对误差，选取的各个计数点要离起始点远一些，纸带也不易过长，有效长度可在60～80 cm之间。
5．不需测出物体质量，只需验证v＝ghn即可。
【实验改进】
1．物体的速度可以用光电计时器测量，以减小由于测量和计算带来的误差。
2．整个实验装置可以放在真空的环境中操作，如用牛顿管和频闪照相进行验证，以消除由于空气阻力作用而带来的误差。
3．可以利用气垫导轨来设计该实验，以减小由于摩擦带来的误差。
4．为防止重物被释放时的初速度不为零，可将装置改成如图实Ⅵ－3所示形式，剪断纸带最上端，让重物从静止开始下落。
《机械能守恒定律》题型探究
本文作者为江苏省海门中学张继斌老师（教育硕士,南通市学科带头人），感谢作者授权发布！版权归原作者所有。
“机械能守恒定律”高中物理的重点内容，往往与动力学、运动学、动量等知识组成学科内综合题，考查考生的综合分析能力．现对相关知识进行分析，探究解题技巧，“机械能守恒定律”题型主要有以下几类：
题型1、单个物体的机械能守恒问题
【例1】一个质量m=0.20kg的小球系于轻质弹簧的一端，且套在光滑竖立的圆环上，弹簧的另一端固定于环的最高点A，环的半径R=0.5m，弹簧的原长L0=0.50m，如图所示．若小球从图中所示位置B点由静止开始滑动到最低点C时，弹簧的弹性势能Ep=0.60J，g=10m/s2，求：小球到C点时的速度vC的大小．
思路剖析： (1)当小球在B处时，弹簧处于什么状态，有弹性势能吗? (2)分析小球从B运动到C的过程中的受力情况和各个力做功的情况，小球和弹簧组成的系统机械能守恒吗? (3)根据机械能守恒定律列方程，求出小球在C处的速度vC的大小．
答案：3m/s.
方法归纳： 运用机械能守恒定律解题的步骤：（1）选取研究对象；（2）分析研究对象的物理过程及初、末状态；（3）分析研究的物理过程中的受力情况、做功情况，判断是否满足机械能守恒定律的条件；（4）规定参考平面，根据机械能守恒定律列式；（5）统一采用SI单位求解.
题型2、连结体的机械能守恒问题
【例2】如图所示，一固定的楔形木块，其斜面的倾角30度，另一面与地面垂直，顶上有一定滑轮，一柔软的细线跨过定滑轮，两端分别与物块A、B连接，A的质量为4m，B的质量为m，开始时将B按在地面上不动，然后放开让A沿斜面下滑而B上升，物块A与斜面间无摩擦．设当A沿斜而下滑距离l后，细绳突然断了，求物块B上升的最大距离H．
思路剖析： (1)将B放开后，A沿斜面下滑而B上升?
(2)A的机械能守恒吗，B的机械能守恒吗？
(3)绳上拉力对A做负功，对B做正功，其代数和为零吗？
(4)把A、B作为一个系统，那么这个系统的机械能守恒吗？
(5)当A沿斜面下滑l距离，绳没有断裂瞬间，A、B的速度是多大？
(6)当A沿斜面下滑l距离时，绳突然断裂后B做什么运动？B的机械能守恒吗？B还能上升多高?
答案：0.2l.
方法归纳： 系统机械能守恒的表示方式主要有以下三种：（1）系统初态的总机械能E1等于末态的总械能E2；（2）系统减少的总重力势能等于系统增加的总动能。即△EP减=△EK增；（3）若系统只有两个物体，则A物减少的机械能等于B物增加的机械能，即△EA减 = △EB增. 利用机械能守恒定律分析时，相关联的多个物体运动时，单个物体机械能往往不守恒，而整个系统的机械能守恒，多物体问题常采用“转移观点”列方程，有时也采用“转化观点”和“守恒观点”，采用“守恒观点”时，要采用同一个零势能面.
题型3、机械能与动力学、运动学相综合
【例3】（09年江苏物理）如图所示，两质量相等的物块A、B通过一轻质弹簧连接，B足够长、放置在水平面上，所有接触面均光滑。弹簧开始时处于原长，运动过程中始终处在弹性限度内.在物块A上施加一个水平恒力，A、B从静止开始运动到第一次速度相等的过程中，下列说法中正确的有（ ）
A．当A、B加速度相等时，系统的机械能最大
B．当A、B加速度相等时，A、B的速度差最大
C．当A、B的速度相等时，A的速度达到最大
D．当A、B的速度相等时，弹簧的弹性势能最大
题型4、机械能与动量相综合
方法归纳： 机械能与动量综合题涉及面广、灵活性大，由于弹力为变力,解决此类问题优先考虑守恒定律．这类综合题的解题思路:正确分析物体的运动过程、认清弹簧的状态及不同能量之间的转化,应注意弹簧伸长或压缩到最大程度时弹簧两端连接的物体具有相同的速度；弹簧处于自然长度时，弹性势能最小(为零)．这类综合题的解题思路:理清系统中物体的运动过程，注意物体运动到最高点或最低点时速度相同的隐含条件．
题型5、新情景下的机械能守恒问题
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