步步高 學(xué)案導(dǎo)學(xué)設(shè)計】-學(xué)年粵教版物理必修 第四章 第五節(jié) 驗證機械能守恒定律課時作業(yè)

《步步高 學(xué)案導(dǎo)學(xué)設(shè)計】-學(xué)年粵教版物理必修 第四章 第五節(jié) 驗證機械能守恒定律課時作業(yè)》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《步步高 學(xué)案導(dǎo)學(xué)設(shè)計】-學(xué)年粵教版物理必修 第四章 第五節(jié) 驗證機械能守恒定律課時作業(yè)（5頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第五節(jié)　驗證機械能守恒定律 1．實驗?zāi)康模貉芯课矬w在運動過程中若只有重力和彈力做功，________和________相互 轉(zhuǎn)化，物體的________________． 2．實驗方案： 方案一：利用鐵架臺、重錘、打點計時器等器材，研究重錘的自由落體運動． 方案二：利用氣墊導(dǎo)軌、光電門、鉤碼、滑塊等器材，研究滑塊的運動． 3．實驗原理及數(shù)據(jù)處理 以方案一為例： (1)實驗原理 在只有________做功的自由落體運動中，物體的________和________互相轉(zhuǎn)化，但總的 機械能守恒．即動能的________等于重力勢能的__________． ①若以重物下落時的起點

2、為基準(zhǔn)，物體下落高度h時的速度為v，在誤差允許的范圍內(nèi)， 如計算出mv2＝mgh，機械能守恒定律即被驗證． ②若以重物下落過程中的某一點A為基準(zhǔn)，設(shè)重物的質(zhì)量為m，測出物體對應(yīng)于A點的 速度vA，再測出物體由A點下落Δh后經(jīng)過B點的速度vB，則在誤差允許范圍內(nèi)，由計 算得出mv－mv＝mgΔh，機械能守恒定律即被驗證． ③測定第n點的瞬時速度的方法是：測出第n點前后兩段相鄰相等時間間隔T內(nèi)下落的 距離sn、sn＋1，由公式vn＝求出． (2)數(shù)據(jù)處理 ①利用公式vn＝，計算出點1、點2、點3、…的瞬時速度v1、v2、v3、…. ②要驗證的是mv2＝________或mv－mv

3、＝________，只需驗證v2＝gh或v－v＝ gΔh，因此__________測量重物的質(zhì)量m. 驗證：通過計算，看在誤差允許的范圍之內(nèi)v與ghn是否相等或v－v與ghmn是否相 等． 【概念規(guī)律練】 知識點　實驗器材的選擇和實驗的操作(以方案一為例) 1．(雙選)用自由落體法驗證機械能守恒定律的實驗中，下列物理量中需要測量的有(　　) A．重物的質(zhì)量 B．重力的加速度 C．重物下落的高度 D．與重物下落高度對應(yīng)的重物的瞬時速度 2．在驗證機械能守恒定律的實驗中： (1)從下列器材中選出實驗所必需的，其編號為______． A．打點計時器(包括紙帶) 　　B．重

4、物 C．天平 　　D．毫米刻度尺 E．秒表 　　F．運動小車 (2)打點計時器的安裝放置要求為__________；開始打點計時的時候，應(yīng)先________，然 后再________________________________． (3)選擇下列正確的實驗步驟，并按次序排列為________． A．用天平測出重錘的質(zhì)量 B．把打點計時器豎直地夾穩(wěn)在鐵架臺上 C．接通電源，松開紙帶 D．松開紙帶，接通電源 E．用停表記下重錘下落的時間 F．取下紙帶，重復(fù)上述實驗3次 G．將紙帶固定在重錘上，讓紙帶穿過打點計時器并用手提住，使重錘靠近打點計時器 H．選取理想紙帶，對

5、幾個方便的點測量并計算，看mgh和mv2是否相等 【方法技巧練】 一、實驗數(shù)據(jù)的處理方法 3．在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，根據(jù)紙帶算出各點的速度v，量出下落距離h， 則以v2為縱軸，以h為橫軸，畫出的圖線應(yīng)是下圖中的(　　) 4．在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，已知打點計時器所用電源的頻率為50 Hz，查 得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝9.80 m/s2，某同學(xué)選擇了一條理想的紙帶，用刻度尺測量時各計 數(shù)點對應(yīng)刻度尺上的讀數(shù)如圖1所示，圖中O點是打點計時器打出的第一個點，A、B、 C、D分別是每兩個點取出的計數(shù)點．根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物由O點運動到B點時． 圖1 (1)重力

6、勢能的減少量為多少？ (2)動能的增加量是多少？ (3)根據(jù)計算的數(shù)據(jù)可得出什么結(jié)論？產(chǎn)生誤差的主要原因是什么？ 二、其他的方案設(shè)計 5．某實驗小組利用如圖2所示的實驗裝置來驗證鉤碼和滑塊所組成的系統(tǒng)機械能守恒． 圖2 (1)實驗前需要調(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)如圖3所示(經(jīng)放大后的)，游標(biāo)卡尺測得遮光條的寬度d＝______cm；實驗時將滑塊 從圖示位置由靜止釋放，由數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電門的時間Δt＝1.2×10－2s， 則滑塊經(jīng)過光電門時的瞬時速度為________m/s.在本次實驗中還需要測量的物理量有： 鉤碼的質(zhì)量m

7、、__________和________(文字說明并用相應(yīng)的字母表示)． 圖3 (3)本實驗通過比較________和________在實驗誤差允許的范圍內(nèi)是否相等(用測量的物 理量符號表示)，從而驗證系統(tǒng)的機械能守恒． 1．(雙選)在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，要驗證的是重物重力勢能的減少量等于 其動能的增加量，以下步驟僅是實驗中的一部分，在這些步驟中多余或錯誤的有(　　) A．用天平稱出重物的質(zhì)量 B．把打點計時器固定到鐵架臺上，并用導(dǎo)線把它和低壓交流電源連接起來 C．把紙帶的一端固定到重物上，另一端穿過打點計時器的限位孔，把重物提升到一定 高度 D．接通電源，釋放

8、紙帶 E．用停表測出重物下落的時間 2．下列關(guān)于“驗證機械能守恒定律”實驗的實驗誤差的說法，正確的是(　　) A．重物質(zhì)量的稱量不準(zhǔn)會造成較大誤差 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．打點計時器選用電磁打點計時器比電火花計時器誤差要小 圖4 3．(雙選)如圖4所示是用自由落體法驗證機械能守恒定律時得到的一條紙帶，我們選中 N點來驗證機械能守恒定律．下面舉出一些計算N點速度的方法，其中正確的是(　　) A．N點是第n個點，則vn＝gnT B．N點是第n－1個點，則vn＝g(n－1)T C．vn＝ D．vn＝ 4．在“驗

9、證機械能守恒定律”的實驗中 (1)不需測量或計算的物理量是(　　) A．下落高度 B．瞬時速度 C．重物質(zhì)量 D．時間 (2)由于打點計時器兩限位孔不在同一豎直線上，使紙帶通過時受到較大阻力，這樣會導(dǎo) 致實驗結(jié)果mgh____mv2(選填“>”或“<”)． 5. 圖5 圖5為驗證機械能守恒定律的實驗裝置示意圖．現(xiàn)有的器材為：帶鐵夾的鐵架臺、電磁 打點計時器、紙帶、帶鐵夾的重錘．回答下列問題： (1)為完成此實驗，除了所給的器材，還需要的器材有________．(填入正確選項前的字母) A．刻度尺 B．秒表 C．0～12 V的直流電源 D．0～12 V的交流電源

10、 (2)實驗中誤差產(chǎn)生的原因有_____________________________________ ________________________________________________________________________. (寫出兩個原因) 6. 圖6 用如圖6所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律，在下面所列舉的該實驗的幾個操作步驟 中，你認為沒有必要進行的或者錯誤的步驟是________(填字母代號) A．按照圖示的裝置安裝器件 B．將打點計時器接到學(xué)生電源的直流輸出端上 C．用天平測量出重物的質(zhì)量 D．先放手讓紙帶和重物下落，再接通電源開關(guān)

11、E．在打出的紙帶上，依據(jù)打點的先后順序選取A、B、C、D四個合適的相鄰點，通過 測量計算得出B、C兩點的速度為vB、vC，并測出B、C兩點的距離為h F．在誤差允許范圍內(nèi)，看減少的重力勢能mghBC是否等于增加的動能mv－mv，從 而驗證機械能守恒定律 7．光電計時器是物理實驗中經(jīng)常用到的一種精密計時儀器，它由光電門和計時器兩部分 組成，光電門的一臂的內(nèi)側(cè)附有發(fā)光裝置(發(fā)射激光的裝置是激光二極管，發(fā)出的光束很 細)，如圖7中的A和A′，另一臂的內(nèi)側(cè)附有接收激光的裝置，如圖中的B和B′， 當(dāng)物體在它們之間通過時，二極管發(fā)出的激光被物體擋住，接收裝置不能接收到激光信 號，同時計時器

12、就開始計時，直到擋光結(jié)束光電計時器停止計時，故此裝置能精確地記 錄物體通過光電門所用的時間．現(xiàn)有一小球從兩光電門的正上方開始自由下落，如圖所 示． 圖7 (1)若要用這套裝置來驗證機械能守恒定律，則要測量的物理量有______________(每個物 理量均用文字和字母表示，如高度H) (2)驗證機械能守恒定律的關(guān)系式為______________________________． 第五節(jié)　驗證機械能守恒定律 課前預(yù)習(xí)練 1．動能　勢能　機械能守恒 3．(1)重力　動能　勢能　增加量　減少量　(2)②mgh　mgΔh　不需要 課堂探究練 1．CD 2．(1)A、B、D

13、 (2)底板要豎直　給打點計時器通電　釋放重物 (3)B、G、C、F、H 解析　(1)選出的器材有：打點計時器(包括紙帶)，重物，毫米刻度尺，編號分別為：A、B、D.注意因mgh＝mv2，故m可約去，不需要用天平． (2)打點計時器安裝時，底板要豎直，這樣才能使重物在自由落下時，受到的阻力較小，開始記錄時，應(yīng)先給打點計時器通電，然后再釋放重物，讓它帶著紙帶一同落下． (3)正確的實驗步驟應(yīng)該為B、G、C、F、H. 3．C　[根據(jù)機械能守恒定律有：mgh＝mv2，v2＝2gh，所以v2與h成正比例關(guān)系，函數(shù)圖象是一條過原點的直線，C正確．] 點評　圖象法的應(yīng)用必須與函數(shù)關(guān)系式相結(jié)合

14、使用，才能充分明確圖象與函數(shù)之間的關(guān)系及圖象的形狀． 4．(1)1.911m　(2)1.89m 　(3)見解析 解析　(1)重力勢能的減少量為 ΔEp減＝mghOB＝m×9.8×0.195＝1.911m (2)重物下落到B點時的速度 vB＝＝m/s≈1.944 m/s 所以重物從O點下落到B點動能的增加量為 ΔEk增＝mv＝m×1.9442≈1.889m (3)從(1)、(2)中計算的數(shù)據(jù)可得出在實驗誤差允許的范圍內(nèi)重物減少的重力勢能等于其增加的動能，機械能守恒．產(chǎn)生誤差的主要原因：重物在下落時要受到阻力作用(打點計時器對紙帶的摩擦力、空氣阻力)，克服阻力做功． 5．(1)接

15、通氣源，將滑塊靜置于氣墊導(dǎo)軌上，若滑塊基本保持靜止，則說明導(dǎo)軌是水平的(或取下鉤碼，輕推滑塊，滑塊基本能做勻速直線運動)． (2)0.52　0.43　滑塊上的遮光條初始位置到光電門的距離s　滑塊的質(zhì)量M (3)mgs　(m＋M)()2 解析　本題以創(chuàng)新的物理情景來考查驗證機械能守恒定律的實驗，同時考查游標(biāo)卡尺的讀數(shù)．游標(biāo)尺的讀數(shù)為d＝5 mm＋0.1 mm×2＝5.2 mm＝0.52 cm；滑塊通過光電門時的瞬時速度為v＝＝m/s＝0.43 m/s；系統(tǒng)重力勢能的減少量為mgs，系統(tǒng)動能的增加量為(m＋M)v2＝(m＋M)()2. 課后鞏固練 1．AE　[在“驗證機械能守恒定律”的實

16、驗中，需驗證重力勢能減少量mgh和動能增加量mv2之間的大小關(guān)系．若機械能守恒，則有mgh＝mv2，兩邊都有質(zhì)量，可約去，即驗證gh＝v2成立即可，無需用停表測量時間，因此E選項也多余，其余選項都需要，故應(yīng)選A、E.] 2．B[為減小實驗誤差，重物應(yīng)選質(zhì)量大些的，且重物質(zhì)量不需稱量，A、C錯，B正確；電磁打點計時器的振針與紙帶間有摩擦，電火花計時器對紙帶的阻力較小，故選用電磁打點計時器誤差大些，D錯誤．] 3．CD 4．(1)C　(2)> 解析　(1)本實驗需要驗證mgh與mv2的關(guān)系，所以不需要測量重物質(zhì)量m，C正確． (2)重物在下落過程中克服阻力做功，使減小的重力勢能不能完全轉(zhuǎn)

17、化為動能，所以mgh>mv2. 5．(1)AD　(2)見解析 解析　(1)需要米尺來測量兩點之間的距離，電磁打點計時器需用交流電源，故選A、D. (2)①紙帶與電磁打點計時器之間存在摩擦阻力；②測量兩點之間距離時的讀數(shù)有誤差；③計算勢能變化時，選取的兩點距離過近；④交變電流頻率不穩(wěn)定．(選取兩個原因即可) 6．BCD[步驟B錯，應(yīng)該接到電源的交流輸出端；步驟C不必要，因為根據(jù)測量原理，重物的動能和勢能表達式中都包含了質(zhì)量m，可以約去，所以不必測量重物的質(zhì)量；步驟D錯，應(yīng)先接通電源，待打點計時器工作穩(wěn)定后再釋放紙帶．] 7．(1)小球直徑D、兩光電門間的豎直高度H、小球通過上下兩光電門的時間Δt1、Δt2 (2)－＝2gH