高考物理總復(fù)習(xí) 第五章 第六講 實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律課件 新人教版必修2

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1、(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書P98)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康睦米杂陕潴w運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證只有重力作用下的物體機(jī)械能守恒三、實(shí)驗(yàn)器材鐵架臺(tái)(含鐵夾)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，學(xué)生電源，紙帶，復(fù)寫紙，導(dǎo)線，刻度尺，天平(也可不選)，重物問題探究在計(jì)算n點(diǎn)的速度時(shí)，能否可以利用vngnT計(jì)算求得？提示若利用公式vngnT計(jì)算第n點(diǎn)的瞬時(shí)速度，說明物體下落的加速度為g，在此前提下機(jī)械能一定守恒，不需實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證所以本實(shí)驗(yàn)需要的物體在某一時(shí)刻的實(shí)際速度，應(yīng)由紙帶上的數(shù)據(jù)求解，而不是利用公式vngnT計(jì)算求得四、實(shí)驗(yàn)步驟1測(cè)質(zhì)量：用天平測(cè)出重物的質(zhì)量m(也可不測(cè))2安裝置：按右圖將檢查、調(diào)整好的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器豎直固定在鐵架臺(tái)上，接好電路3打紙帶：將紙帶的一端

2、用夾子固定在重物上，另一端穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔用手提著紙帶使重物靜止在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的地方. 先接通電源，后松開紙帶，讓重物帶著紙帶自由下落更換紙帶重復(fù)做3次5次實(shí)驗(yàn)五、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)1物體的速度可以用光電計(jì)時(shí)器測(cè)量，以減小由于測(cè)量和計(jì)算帶來的誤差2整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置可以放在真空的環(huán)境中操作，如用牛頓管和頻閃照相進(jìn)行驗(yàn)證，以消除由于空氣阻力作用而帶來的誤差3可以利用氣墊導(dǎo)軌來設(shè)計(jì)該實(shí)驗(yàn)，以減小由于摩擦帶來的誤差(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書P98)要點(diǎn)一誤差分析1.本實(shí)驗(yàn)中因重物和紙帶在下落過程中要克服各種阻力(空氣阻力、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器阻力)做功，故動(dòng)能的增加量Ek稍小于重力勢(shì)能的減少量Ep，即EkEp，這屬于系統(tǒng)誤差改進(jìn)

3、的辦法是調(diào)整器材的安裝，盡可能地減小阻力2本實(shí)驗(yàn)的另一個(gè)誤差來源于長(zhǎng)度的測(cè)量，屬偶然誤差. 減小誤差的辦法是測(cè)下落距離時(shí)都從O點(diǎn)量起，一次將各打點(diǎn)對(duì)應(yīng)的下落高度測(cè)量完，或者多次測(cè)量取平均值要點(diǎn)二注意事項(xiàng)1.應(yīng)盡可能控制實(shí)驗(yàn)條件，即應(yīng)滿足機(jī)械能守恒的條件，這就要求盡量減小各種阻力的影響，采取的措施有：(1)安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，必須使兩個(gè)限位孔的中線嚴(yán)格豎直，以減小摩擦阻力(2)應(yīng)選用質(zhì)量和密度較大的重物，增大重力可使阻力的影響相對(duì)減小，增大密度可以減小體積，可使空氣阻力減小2實(shí)驗(yàn)中，提紙帶的手要保持不動(dòng)，且保證紙帶豎直. 接通電源后，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作穩(wěn)定后再松開紙帶4測(cè)量下落高度時(shí)，為了減小測(cè)量值h

4、的相對(duì)誤差，選取的各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)要離起始點(diǎn)遠(yuǎn)一些，紙帶也不易過長(zhǎng)，有效長(zhǎng)度可在60 cm80 cm之間(2010新課標(biāo)全國(guó))圖為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖現(xiàn)有的器材為：帶鐵夾的鐵架臺(tái)、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、帶鐵夾的重錘、天平回答下列問題：(1)為完成此實(shí)驗(yàn)，除了所給的器材，還需要的器材有_(填入正確選項(xiàng)前的字母)A米尺 B秒表C012 V的直流電源 D012 V的交流電源(2)實(shí)驗(yàn)中誤差產(chǎn)生的原因有_(寫出兩個(gè)原因)解析(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的電源為交流電源，故應(yīng)選取012 V的交流電源，D正確；利用米尺測(cè)量紙帶上各點(diǎn)間的距離A正確本實(shí)驗(yàn)中利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器作為計(jì)時(shí)工具，所以不需要秒表，B錯(cuò)誤(

5、2)實(shí)驗(yàn)誤差的來源主要是由于紙帶在下滑的過程中需要克服摩擦力做功，以及用米尺測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)讀數(shù)有誤差答案(1)AD(2)紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間有摩擦；用米尺測(cè)量紙帶上點(diǎn)的位置時(shí)讀數(shù)有誤差(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書P98)題型一實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理 答案(1)打第一個(gè)點(diǎn)時(shí)重物的初速度為零2 mm(2)0.59 m/s0.17 J0.17 J機(jī)械能守恒(3)C題型二實(shí)驗(yàn)的拓展和遷移例2 某實(shí)驗(yàn)小組利用如下圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證鉤碼和滑塊所組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒(1)實(shí)驗(yàn)前需要調(diào)整氣墊導(dǎo)軌底座使之水平，利用現(xiàn)有器材如何判斷導(dǎo)軌是否水平？_(2)如下圖所示(經(jīng)放大后的)，游標(biāo)卡尺測(cè)得遮光條的寬度d_cm；實(shí)驗(yàn)時(shí)將滑塊從圖示位置

6、由靜止釋放，由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過光電門的時(shí)間t1.2102 s，則滑塊經(jīng)過光電門時(shí)的瞬時(shí)速度為_m/s.在本次實(shí)驗(yàn)中還需要測(cè)量的物理量有：鉤碼的質(zhì)量m、_和_(文字說明并用相應(yīng)的字母表示)(3)本實(shí)驗(yàn)通過比較_和_在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)是否相等(用測(cè)量的物理量符號(hào)表示)，從而驗(yàn)證系統(tǒng)的機(jī)械能守恒(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書P99)1關(guān)于驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)的下列說法中，哪些是正確的()A選用重物時(shí)，重的比輕的好B選用重物時(shí)，體積小的比體積大的好C選取重物后，要稱出它的質(zhì)量D重物所受的重力，應(yīng)遠(yuǎn)大于它所受的空氣阻力和紙帶受到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的阻力解析在選取重物時(shí)，由于有空氣阻力和摩擦阻力的存在，應(yīng)該選取質(zhì)量

7、比較大的、體積比較小的重物，這樣可以使重物的重力遠(yuǎn)大于它所受的空氣阻力和紙帶受到的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的摩擦阻力答案ABD2(2010安徽高考)利用圖示裝置進(jìn)行驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要測(cè)量物體由靜止開始自由下落到某點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度v和下落高度h.某班同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，設(shè)計(jì)了以下四種測(cè)量方案答案d3(2011廣州模擬)“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)可以采用下圖所示的甲或乙方案來進(jìn)行(1)比較這兩種方案，_(選填“甲”或“乙”)方案好些，理由是_(2)圖丙是該實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，測(cè)得每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示，已知每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔T0.1 s，物體運(yùn)動(dòng)的加速度a_；該紙帶是采用_(選

8、填“甲”或“乙”)實(shí)驗(yàn)方案得到的. 簡(jiǎn)要寫出判斷依據(jù)_(3)如下圖丁是采用甲方案得到的一條紙帶，在計(jì)算圖中N點(diǎn)速度時(shí)，幾位同學(xué)分別用下列不同的方法進(jìn)行，其中正確的是()解析(1)機(jī)械能守恒的前提是只有重力做功，實(shí)際操作的方案中應(yīng)該使摩擦力越小越好，所以甲方案好(2)處理紙帶數(shù)據(jù)時(shí)，為減小誤差一般采用逐差法，得a4.8 m/s2(4.7 m/s24.9 m/s2均可). 該紙帶是采用乙實(shí)驗(yàn)方案得到的，這是因?yàn)槲矬w運(yùn)動(dòng)的加速度比重力加速度小很多(3)勻變速運(yùn)動(dòng)中某一段的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度. 因?yàn)樗∮?jì)時(shí)起點(diǎn)O的速度不一定為零，所以A、D錯(cuò)，B、C項(xiàng)對(duì)答案(1)甲見解析(2)4.8 m/

9、s2乙見解析(3)B、C4在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，質(zhì)量m1.00 kg的重物自由下落，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列點(diǎn). 如上圖所示為選取的一條符合實(shí)驗(yàn)要求的紙帶，O為第一個(gè)點(diǎn)(速度恰好為零)，每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出，選連續(xù)的3個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C作為測(cè)量的點(diǎn)，如圖所示，經(jīng)測(cè)量知道A、B、C各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別為50.50 cm、86.00 cm、130.50 cm.已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02 s打一次點(diǎn)，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭9.80 m/s2.根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可計(jì)算出打B點(diǎn)時(shí)的速度vB_m/s；重物由O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，重力勢(shì)能減少了_J，動(dòng)能增加了_J根據(jù)所測(cè)量的數(shù)據(jù)，還可

10、以求出物體實(shí)際下落的加速度為_m/s2，物體在從A到B下落的過程中所受到的平均阻力為_N(計(jì)算結(jié)果都要保留3位有效數(shù)字)，該阻力的來源主要有：(1)_；(2)_分析紙帶受到的力有：重力、重物受到的空氣阻力、紙帶與限位孔之間的摩擦力等力的作用，所以阻力的來源是以上除重力之外的力答案4.008.438.009.000.800(1)重物受到的空氣阻力(2)紙帶與限位孔之間的摩擦力5(2011承德聯(lián)考)某同學(xué)利用透明直尺和光電計(jì)時(shí)器來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，實(shí)驗(yàn)的簡(jiǎn)易示意圖如下圖所示當(dāng)有不透光物體從光電門間通過時(shí)，光電計(jì)時(shí)器就可以顯示物體的擋光時(shí)間. 所用的西甌XDS007光電門傳感器可測(cè)的最短時(shí)間為0.01 ms.將擋光效果好、寬度為d3.8103 m的黑色磁帶貼在透明直尺上，從一定高度由靜止釋放，并使其豎直通過光電門某同學(xué)測(cè)得各段黑色磁帶通過光電門的時(shí)間t1與圖中所示的高度差h1，并將部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行了處理，結(jié)果如下表所示(取g9.8 m/s2，注：表格中M為直尺質(zhì)量)請(qǐng)將表格中數(shù)據(jù)填寫完整通過實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論是：_.根據(jù)該實(shí)驗(yàn)請(qǐng)你判斷下列Ekh圖象中正確的是()答案瞬時(shí)速度等于極短時(shí)間或極短位移內(nèi)的平均速度4.224.00 M或4.01 M4.01 M或4.02 M在誤差允許的范圍內(nèi)，重力勢(shì)能的減少量等于動(dòng)能的增加量C