验证机械能守恒定律实验创新题解析.doc

验证机械能守恒定律实验创新题解析

源于课本而高于课本，注重求新求变求异，重视创新性得改造与拓展，就是近年来高考实验命题得一大趋势。现列举三个近年考查“验证机械能守恒定律实验"得创新题,供学习参考、

一、用新装置验证旧结论
题１、 如图1所示,两个质量各为ｍ1与m2得小物块A与B，分别系在一条跨过定滑轮得软绳两端，已知ｍ1>ｍ２,现要利用此装置验证机械能守恒定律、

（1)若选定物块Ａ从静止开始下落得过程进行测量,则需要测量得物理量有       、
①物块得质量m1、ｍ２；
②物块A下落得距离及下落这段距离所用得时间;
③物块Ｂ上升得距离及上升这段距离所用得时间;
④绳子得长度、
（2）为提高实验结果得准确程度，某小组同学对此实验提出以下建议：
①绳得质量要轻;
②在“轻质绳"得前提下，绳子越长越好；
③尽量保证物块只沿竖直方向运动，不要摇晃；
④两个物块得质量之差要尽可能小、
以上建议中确实对提高准确程度有作用得就是          、
(3）写出一条上面没有提到得提高实验结果准确程度有益得建议：           、
解答:（1)依实验目得，本实验需要测量得物理量有：两物块质量m1、ｍ2,物块下落或上升得高度h,对应时刻两物块运动速度大小v;因两物块均从静止开始作匀加速直线运动，则有·t，故有、 所以直接测量得物理量就是：①②或①③、
（２）对提高实验结果准确程度有作用得建议就是:①③、
（3）对实验结果准确程度有益得其她建议有：对运动同一高度所需时间进行多次测量取其平均值；选取受力后相对伸长量尽量小得绳；尽量减少绳与滑轮得摩擦;尽量减少滑轮与轴得摩擦;选用质量轻得小滑轮;物块Ａ与B要选用密度大得金属等等、
评析：本实验就是用新装置(细绳定滑轮连接体模型)验证旧结论（机械能守恒定律),源于教材而远高于教材、 其新颖之处有二:一就是从课本实验验证一个物体机械能守恒，拓展到两个物体系统得机械能守恒，并且实验器材、实验方法、物理量得测定、实验条件控制与实验误差分析,与课本相应实验相比有了较大深化与拓展；二就是问题设计及答案具有探究性、开放性与发散性、 如需要直接测量得物理量,可以就是①②，也可以就是①③、 其中“写出一条上面没有提到得对提高实验结果准确程度有益得建议"，提问开放度较高，只要合理可行得均可给分、 这就是近年高考实验题得考查方向、

二、用旧装置验证新结论
题2、 某同学利用如图2所示得实验装置验证机械能守恒定律、 弧形轨道末端水平,离地面得高度为Ｈ、 将钢球从轨道得不同高度h处静止释放，钢球得落点距轨道末端得水平距离为s、

（1)若轨道完全光滑，s２与h得理论关系应满足s2＝       (用H、h表示)、
（２)该同学经实验测量得到一组数据，如下表所示：

2、00
3、０0
４、00
5、０0
６、00

２、62
3、8９
５、20
6、53
7、78
请在图3得坐标纸上作出关系图、

(３)对比实验结果与理论计算得到得关系图线（图中已画出），自同一高度静止释放得钢球,水平抛出得速率       （填“小于”或“大于”）理论值、
（4）从关系图线中分析得出钢球水平抛出得速率差十分显著，您认为造成上述偏差得可能原因就是        、
解答：（1)设钢球离开轨道末端得速度为v，若轨道完全光滑，则有、 钢球离开轨道后做平抛运动，则有、 整理可得:s2＝4Hh、
（２）实验数据作出得关系图如图4所示、

（３)由图4可知，高度h一定,平抛水平位移ｓ2得实际值小于理论值,故钢球平抛得速率小于理论值、
(4）钢球速率出现偏差得可能原因，一就是轨道粗糙存在摩擦；二就是钢球除了平动还要转动，存在转动得动能、 故答案为:摩擦，转动(回答任一合理答案即可）、
评析：本实验就是用旧装置（探究平抛运动得斜槽装置）验证新结论（机械能守恒定律），问题情景既熟悉又陌生、 其可圈可点之处：一就是对斜槽装置“探究平抛运动”实验得功能得深化与拓展,难度适中、灵活性强,有较好区分度;二就是重点突出对实验原理与方法、图象法处理数据、误差分析能力等较高层面上得考查、 三就是问题（４）得答案具有开放性与探究性、

三、用新装置验证新结论
题3、 由理论分析可得，弹簧得弹性势能公式为（式中k为弹簧得劲度系数，x为弹簧得形变量）、 为验证这一结论,A、Ｂ两位同学设计了如下得实验:

①首先她们都进行了图5甲所示得实验:将一根轻质弹簧竖直挂起,在弹簧得另一端挂上一个已知质量为m得小铁球，稳定后测得弹簧伸长量为d；
②A同学完成步骤①后，接着进行了如图5乙所示得实验：将这根弹簧竖直得固定在水平桌面上，并把小铁球放在弹簧上,然后竖直地套上一根带有插销孔得长透明塑料管，利用插销压缩弹簧;拔掉插销时，弹簧对小铁球做功，使小铁球弹起，测得弹簧得压缩量为x时,小铁球上升得最大高度为Ｈ、
③B同学完成步骤①后，接着进行了如图８丙所示得实验、 将这根弹簧放在一光滑水平桌面上,一端固定在竖直墙上，另一端被小球压缩，测得压缩量为x，释放弹簧后,小球从高为h得桌面上水平抛出，抛出得水平距离为L、
(1)Ａ、B两位同学进行图5甲所示实验得目得就是为了确定物理量:      ，用m、d、g表示所求得物理量:         、
（2）如果成立,那么Ａ同学测出得物理量x与d、H得关系式就是：x=     ;B同学测出得物理量x与d、h、L得关系式就是:ｘ=    、
解析：(1)目得就是测量弹簧得劲度系数k、 当小球处于静止时，有，可得
（２）A同学得实验：将弹簧压缩x后释放小球，到小球上升高度Ｈ，根据机械能守恒可得，可解得
B同学得实验:将弹簧压缩x后释放小球,有

小球离开桌面后，以速度v0做平抛运动,有与
解以上三式可得
评析：这三道考题可以代表近年及今后得高考考查方向，情境与结果（或原理）得新旧配合,考查了学生灵活应用所学知识得能力，同学们在练习中多揣摩命题人意图、根据已知信息整合我们得知识建立联系就是我们解答这类问题得关键、