验证机械能守恒定律实验创新题解析
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，重视创新性的改造与拓展，是近年来高考实验命题的一大趋势。现列举三个近年考查“验证机械能守恒定律实验”的创新题，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和m2的小物块A和B，分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端，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从静止开始下落的过程进行测量，则需要测量的物理量有 .
①物块的质量m1、m2；
②物块A下落的距离及下落这段距离所用的时间； ③物块B上升的距离及上升这段距离所用的时间； ④绳子的长度.
（2）为提高实验结果的准确程度，某小组同学对此实验提出以下建议： ①绳的质量要轻；
②在“轻质绳”的前提下，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； ④两个物块的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的是 .
（3）写出一条上面没有提到的提高实验结果准确程度有益的建议： . 解答：（1）依实验目的，本实验需要测量的物理量有：两物块质量m1、m2，物块下落或上升的高度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
. 所以直接测量的物
理量是：①②或①③.
（2）对提高实验结果准确程度有作用的建议是：①③.
（3）对实验结果准确程度有益的其他建议有：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的绳；尽量减少绳与滑轮的摩擦；尽量减少滑轮与轴的摩擦；选用质量轻的小滑轮；物块A和B要选用密度大的金属等等.
评析：本实验是用新装置（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的机械能守恒，并且实验器材、实验方法、物理量的测定、实验条件控制和实验误差分析，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. 如需要直接测量的物理量，可以是①②，也可以是①③. 其中“写出一条上面没有提到的对提高实验结果准确程度有益的建议”，提问开放度较高，只要合理可行的均可给分. 这是近年高考实验题的考查方向.
二、用旧装置验证新结论
题2. 某同学利用如图2所示的实验装置验证机械能守恒定律. 弧形轨道末端水平，离地面的高度为H. 将钢球从轨道的不同高度h处静止释放，钢球的落点距轨道末端的水平距离为s.
（1）若轨道完全光滑，s2与h的理论关系应满足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 3.89 关系图.
4.00 5.20 5.00 6.53 6.00 7.78 2.62 请在图3的坐标纸上作出
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