2019-2020年高三物理《實(shí)驗(yàn)六 驗(yàn)證機(jī)械能收恒定律》復(fù)習(xí)導(dǎo)學(xué)案.doc

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2019-2020年高三物理《實(shí)驗(yàn)六 驗(yàn)證機(jī)械能收恒定律》復(fù)習(xí)導(dǎo)學(xué)案 班級(jí)： 組號(hào)： 姓名： 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．理解落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的原理、操作要點(diǎn)、誤差來源。 2．能熟練應(yīng)用計(jì)算法、圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 【考點(diǎn)復(fù)習(xí)】請(qǐng)按實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)的基本程序閱讀資料P77—P78“實(shí)驗(yàn)原理”、“核心突破”內(nèi)容，標(biāo)記出關(guān)鍵詞、要點(diǎn)處并加強(qiáng)理解，再完成以下內(nèi)容。 1．操作要點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)儀器及裝置如圖，安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)要 架穩(wěn)，使其兩限位孔在同一豎直平面內(nèi)以 ；重物應(yīng)選用 的物體以減小 的影響；重物應(yīng)靜止在 的地方，先 ，后松開紙帶讓重物下落，應(yīng)選點(diǎn)跡清晰，且1、2兩點(diǎn)的距離 的紙帶進(jìn)行測量。 2．?dāng)?shù)據(jù)處理方法：下圖是實(shí)驗(yàn)中選擇的紙帶，0為起始點(diǎn)。 （1）用起始點(diǎn)和第點(diǎn)計(jì)算時(shí)，則要驗(yàn)證等式 在誤差允許范圍內(nèi)成立，計(jì)算打第個(gè)點(diǎn)的速度的公式= 。 （2）用圖象法驗(yàn)證應(yīng)繪出 -圖線，在誤差允許范圍內(nèi)圖線是一條 且斜率為 的直線，應(yīng)是測量各點(diǎn)到 的下落高度。 （3）在紙帶上任取兩點(diǎn)（如4、）計(jì)算時(shí)，則要驗(yàn)證等式 在誤差允許范圍內(nèi)成立。 3．誤差分析：引起系統(tǒng)誤差的原因是 ；引起偶然誤差的原因是 。（口述減小本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差和偶然誤差的方法） 【典例精析】 熱點(diǎn)一、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理及誤差分析 【例證1】在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，已知電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的電源的頻率為50Hz，查得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=9.80 m/s2，測得所用的重物質(zhì)量為1.00kg.實(shí)驗(yàn)中得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶(如圖所示)，把第一個(gè)點(diǎn)記為O，另選連續(xù)的四個(gè)點(diǎn)A、B、C、D作為測量的點(diǎn)，經(jīng)測量知道A、B、C、D各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別為62.99 cm、70.18 cm、77.76 cm、85.73 cm. (1)根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物由O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)，重力勢能的減少量等于________J，動(dòng)能的增加量等于________J(取三位有效數(shù)字). (2)根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物下落時(shí)的實(shí)際加速度a=__________m/s2，a________g(填“大于”或“小于”)，原因是________。 請(qǐng)寫出計(jì)算的過程： 熱點(diǎn)二、用光電門和氣墊導(dǎo)軌進(jìn)行驗(yàn)證 【例證2】某研究性學(xué)習(xí)小組利用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示.在氣墊導(dǎo)軌上相隔一定距離的兩處安裝兩個(gè)光電傳感器A、B，滑塊P上固定一遮光條，若光線被遮光條遮擋，光電傳感器會(huì)輸出高電壓，兩光電傳感器采集數(shù)據(jù)后與計(jì)算機(jī)相連.滑塊在細(xì)線的牽引下向左加速運(yùn)動(dòng)，遮光條經(jīng)過光電傳感器A、B時(shí)，通過計(jì)算機(jī)可以得到如圖乙所示的電壓U隨時(shí)間t變化的圖線. (1)實(shí)驗(yàn)前，接通氣源，將滑塊(不掛鉤碼)置于氣墊導(dǎo)軌上，輕推滑塊，當(dāng)圖乙中的Δt1________Δt2(選填“>”、“=”或“<”)時(shí)，說明氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)水平。 (2)用螺旋測微器測遮光條寬度d，測量結(jié)果如圖丙所示，則d=________mm。 【經(jīng)典考題】 1.下列關(guān)于“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)誤差的說法中，正確的是( ) A.重物質(zhì)量的稱量不準(zhǔn)會(huì)造成較大誤差 B.重物質(zhì)量選用得大些，有利于減小誤差 C.重物質(zhì)量選用得較小些，有利于減小誤差 D.紙帶下落和打點(diǎn)不同步會(huì)造成較大誤差 2.(1)在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)中，打出 的紙帶如圖所示.設(shè)重錘質(zhì)量為m，交流電源 周期為T，則打點(diǎn)4時(shí)重錘的動(dòng)能可以表示為 _____ _。 (2)為了求起點(diǎn)0到點(diǎn)4重錘的重力勢能變化， 需要知道重力加速度g的值，這個(gè)g值應(yīng)該是( ) A.取當(dāng)?shù)氐膶?shí)際g值 B.根據(jù)打出的紙帶，用Δx=gT2求出 C.近似取10 m/s2即可 D.以上說法均不對(duì) 3．用如圖實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證m1、m2組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，m2從高處由 靜止開始下落，m1上拖著的紙帶打出一系列的點(diǎn)，對(duì)紙帶上的點(diǎn) 跡進(jìn)行測量，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.圖中給出的是實(shí)驗(yàn)中獲 取的一條紙帶；0是打下的第一個(gè)點(diǎn)，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4 個(gè)點(diǎn)(圖中未標(biāo)出),計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示.已知m1=50g、 m2=150g，則(g取9.8 m/s2,所有結(jié)果均保留三位有效數(shù)字) (1)在紙帶上打下計(jì)數(shù)點(diǎn)5時(shí)的速度v5=________m/s； (2)在打點(diǎn)0～5過程中系統(tǒng)動(dòng)能的增量ΔEk=________J,系 統(tǒng)勢能的減少量ΔEp=________J,由此得出的結(jié)論是 ______ __； (3)若某同學(xué)作出圖象如圖，則當(dāng)?shù)氐膶?shí)際重力加速度g= ________m/s2. 4．在研究彈簧的彈性勢能與彈簧長度改變量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，彈簧長度的改變量可以利用刻度尺直接測量得到，而彈性勢能的大小只能通過物理原理來間接測量.現(xiàn)有兩組同學(xué)分別按圖甲(讓鋼球向左壓縮彈簧一段距離后由靜止釋放,使鋼球沿水平方向射出桌面)和圖乙(讓滑塊向左壓縮彈簧一段距離后由靜止釋放，使滑塊在氣墊導(dǎo)軌上向右運(yùn)動(dòng),通過相應(yīng)的測量儀器可以測出滑塊脫離彈簧后的速度)兩組不同的測量方案進(jìn)行測量.請(qǐng)寫出圖甲方案中彈性勢能與小球質(zhì)量及圖中各量之間的關(guān)系Ep=__ ____；圖乙方案中除了從儀器上得到滑塊脫離彈簧后的速度外還要直接測量的量為__ ____；兩種方案的共同點(diǎn)都是將彈性勢能的測量轉(zhuǎn)化為對(duì)__ ____能的測量. 5．現(xiàn)要通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示：水平桌面上固定一傾斜的氣墊導(dǎo)軌； 導(dǎo)軌上A點(diǎn)處有一帶長方形遮光片的滑塊，其總質(zhì)量為M，左端由跨過輕質(zhì)光滑定滑輪的細(xì)繩 與一質(zhì)量為m的砝碼相連；遮光片兩條長邊與導(dǎo)軌垂直；導(dǎo)軌上B點(diǎn)有一光電門，可以測量遮 光片經(jīng)過光電門時(shí)的擋光時(shí)間t，用d表示A點(diǎn)到導(dǎo)軌底端 C點(diǎn)的距離，h表示A與C的高度差，b表示遮光片的寬度，s 表示A、B兩點(diǎn)的距離，將遮光片通過光電門的平均速度看作 滑塊通過B點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度.用g表示重力加速度.完成下列 填空和作圖. (1) 若將滑塊自A點(diǎn)由靜止釋放，則在滑塊從A運(yùn)動(dòng)至B的過 程中，滑塊、遮光片與砝碼組成的系統(tǒng)重力勢能的減小量可表示為_____ __.動(dòng)能的增加量可表示為__ _____.若在運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能守恒， 與s的關(guān)系式為=___ ____. (2)多次改變光電門的位置，每次均令滑塊自同一點(diǎn)(A點(diǎn))下滑，測量相應(yīng)的s與t值，結(jié)果如表所示： 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為橫坐標(biāo)， 為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙中描出第1和第5個(gè)數(shù)據(jù) 點(diǎn)；根據(jù)5個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)作直線，求得該直線的斜率k=________ 104 m-1s-2(保留3位有效數(shù)字).由測得的h、d、b、M和m數(shù) 值可以計(jì)算出 直線的斜率k0，將k和k0進(jìn)行比較，若其差 值在實(shí)驗(yàn)允許的范圍內(nèi)，則可認(rèn)為此實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定 律. 物理量計(jì)算加速度的表達(dá)式為a=______ .（寫出方程： ） 拓展：要測動(dòng) 摩擦因數(shù)，還要測哪些物理量？