高中物理 第4章 能量守恒與可持續(xù)發(fā)展 4_2 研究機(jī)械能守恒定律教師用書 滬科版必修2
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4.2 研究機(jī)械能守恒定律 學(xué) 習(xí) 目 標(biāo) 知 識(shí) 脈 絡(luò) 1.理解機(jī)械能守恒的條件,掌握機(jī)械能守恒定律.(重點(diǎn)) 2.會(huì)從理論角度分析推導(dǎo)機(jī)械能守恒定律. 3.知道驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)方法步驟及誤差分析.(難點(diǎn)) 4.能運(yùn)用機(jī)械能守恒定律分析解決相關(guān)的實(shí)際問題.(重點(diǎn)) 研 究 機(jī) 械 能 守 恒 定 律 1.機(jī)械能 (1)定義:物體的動(dòng)能與勢(shì)能之和稱為機(jī)械能. (2)表達(dá)式:E=Ek+Ep. 2.重力勢(shì)能與動(dòng)能的轉(zhuǎn)化 圖421 如圖421所示,質(zhì)量為m的重錘,由A自由下落至C,中間經(jīng)過(guò)B時(shí)速度為vB,取過(guò)C點(diǎn)的平面為參考平面,則 (1)在A點(diǎn)的機(jī)械能:EA=EkA+EpA=0+mgH=mgH. (2)在B點(diǎn)的機(jī)械能:EB=EkB+EpB=mv+mgh 由于v=2g(H-h(huán)),所以EB=mgH; (3)落至C點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能:EC=EkC+EpC=mv+0 由于v=2gH,所以EC=mgH. (4)結(jié)論:在只有重力做功的物體系統(tǒng)內(nèi),動(dòng)能和勢(shì)能可以互相轉(zhuǎn)化,而總的機(jī)械能保持不變. 3.彈性勢(shì)能與動(dòng)能的轉(zhuǎn)化 在只有彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi),動(dòng)能與彈性勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化,而總機(jī)械能保持不變. 1.物體所受的合外力為零時(shí),機(jī)械能一定守恒.() 2.做平拋運(yùn)動(dòng)的物體,其初狀態(tài)動(dòng)能與重力勢(shì)能之和必等于末狀態(tài)的動(dòng)能與重力勢(shì)能之和.(√) 3.在一個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,既有重力做功,又有彈力做功,則系統(tǒng)的機(jī)械能一定不守恒.() 蹦極運(yùn)動(dòng)是一項(xiàng)極刺激的極限運(yùn)動(dòng),它讓參與者既能體會(huì)到自由下落的快感,又能感受失重、超重狀態(tài)下的美妙,請(qǐng)思考以下問題: (1)人跳離高臺(tái)后開始下落,若忽略空氣阻力,彈性繩伸直以前,人的機(jī)械能是否守恒? (2)彈性繩逐漸伸長(zhǎng)的過(guò)程中,人的機(jī)械能是否守恒?人與彈性繩總的機(jī)械能是否守恒? 【提示】 (1)忽略空氣阻力,彈性繩伸直以前,人的機(jī)械能守恒. (2)彈性繩伸長(zhǎng)時(shí),人的機(jī)械能不守恒,人與彈性繩總的機(jī)械能守恒. 如圖422所示,過(guò)山車由高處在關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下飛奔而下.(忽略軌道的阻力和其他阻力) 圖422 探討1:過(guò)山車受哪些力作用?各做什么功? 【提示】 忽略阻力,過(guò)山車受重力和軌道支持力作用.重力做正功,支持力不做功. 探討2:過(guò)山車下滑時(shí),動(dòng)能和勢(shì)能怎么變化??jī)煞N能的和不變嗎? 【提示】 過(guò)山車下滑時(shí),動(dòng)能增加,重力勢(shì)能減少.忽略阻力時(shí),兩種能的和保持不變. 1.重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能、動(dòng)能統(tǒng)稱為機(jī)械能.通過(guò)重力或彈力做功,機(jī)械能可以從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式. 2.重力做功只能引起重力勢(shì)能和動(dòng)能之間的轉(zhuǎn)化,例如重力做負(fù)功,重力勢(shì)能增加,動(dòng)能減少. 3.彈力做功只能引起彈性勢(shì)能和動(dòng)能之間的轉(zhuǎn)化,例如彈力做正功,彈性勢(shì)能減少,動(dòng)能增加. 1.(多選)(2016保定高一檢測(cè))一物體在做自由落體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,重力做了2 J的功,則( ) A.該物體重力勢(shì)能減少2 J B.該物體重力勢(shì)能增加2 J C.該物體動(dòng)能減少2 J D.該物體動(dòng)能增加2 J 【解析】 在自由下落過(guò)程中,重力做了2 J的功,重力勢(shì)能減少2 J.通過(guò)重力做功,重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,則物體動(dòng)能增加了2 J,故A、D正確,B、C錯(cuò)誤. 【答案】 AD 2.如圖423所示,靜止的物體沿不同的光滑軌道由同一位置滑到水平桌面上,軌道高度為H,桌面距地面高為h,物體質(zhì)量為m,重力加速度為g,則以下說(shuō)法正確的是( ) 圖423 A.物體沿豎直軌道下滑到桌面上,重力勢(shì)能減少最少 B.物體沿曲線軌道下滑到桌面上,重力勢(shì)能減少最多 C.以桌面為參考平面,物體重力勢(shì)能減少mgH D.以地面為參考平面,物體重力勢(shì)能減少mg(H+h) 【解析】 重力做功與路徑無(wú)關(guān),物體滑到桌面上,重力做功為mgH,物體的重力勢(shì)能減少mgH,A、B、D錯(cuò)誤,C正確. 【答案】 C 對(duì)機(jī)械能的理解 1.機(jī)械能包括重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能和動(dòng)能. 2.不同能量之間的轉(zhuǎn)化對(duì)應(yīng)不同的力做功,例如重力做功只引起重力勢(shì)能和動(dòng)能之間的轉(zhuǎn)化. 機(jī) 械 能 守 恒 定 律 1.內(nèi)容 在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi),動(dòng)能與勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化,而總的機(jī)械能保持不變. 2.守恒定律表達(dá)式 (1)Ek2-Ek1=Ep1-Ep2,即ΔEk增=ΔEp減. (2)Ek2+Ep2=Ek1+Ep1. (3)E2=E1. 3.守恒條件 物體系統(tǒng)內(nèi)只有重力或彈力做功. 1.物體自由下落過(guò)程中經(jīng)過(guò)A、B兩位置,如圖424甲所示,此過(guò)程中物體的機(jī)械能一定守恒.(√) 2.物塊沿斜面勻速下滑,如圖424乙所示,此過(guò)程中物塊機(jī)械能守恒.() 3.光滑水平面上,被壓縮的彈簧能將小球向右彈出,如圖424丙所示,在彈簧恢復(fù)原狀的過(guò)程中,小球的機(jī)械能守恒.() 圖424 用細(xì)繩把鐵鎖吊在高處,并把鐵鎖拉到鼻子尖前釋放,保持頭的位置不動(dòng),鐵鎖擺回來(lái)時(shí),會(huì)打到鼻子嗎?試試看,并解釋原因. 圖425 【提示】 不會(huì)打到鼻子.聯(lián)想伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn),若沒有阻力,鐵鎖剛好能回到初位置,遵循機(jī)械能守恒定律.若存在阻力,機(jī)械能有損失,鐵鎖速度為零時(shí)的高度低于開始下落時(shí)的高度,鐵鎖一定不能打到鼻子. 運(yùn)動(dòng)員拋出的鉛球所受空氣的阻力遠(yuǎn)小于其重力,請(qǐng)思考以下問題: 圖426 探討1:鉛球在空中運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,能否視為機(jī)械能守恒? 【提示】 由于阻力遠(yuǎn)小于重力,可以認(rèn)為鉛球在空中運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,只有重力做功,機(jī)械能守恒. 探討2:若鉛球被拋出時(shí)速度大小一定,鉛球落地時(shí)的速度大小與運(yùn)動(dòng)員將鉛球拋出的方向有關(guān)嗎? 【提示】 根據(jù)機(jī)械能守恒定律,落地時(shí)速度的大小與運(yùn)動(dòng)員將鉛球拋出的方向無(wú)關(guān). 探討3:在求解鉛球落地的速度大小時(shí),可以考慮應(yīng)用什么規(guī)律? 【提示】 可以應(yīng)用機(jī)械能守恒定律. 1.研究對(duì)象 (1)當(dāng)只有重力做功時(shí),可取一個(gè)物體(其實(shí)是物體與地球構(gòu)成的系統(tǒng))作為研究對(duì)象; (2)當(dāng)物體之間的彈力做功時(shí),必須將這幾個(gè)物體構(gòu)成的系統(tǒng)作為研究對(duì)象(使這些彈力成為系統(tǒng)內(nèi)力). 2.表達(dá)式及其意義 表達(dá)式 物理意義 從不同狀態(tài)看 Ek1+Ep1=Ek2+Ep2或E初=E末 初狀態(tài)的機(jī)械能等于末狀態(tài)的機(jī)械能 從轉(zhuǎn)化角度看 Ek2-Ek1=Ep1-Ep2或ΔEk=-ΔEp 過(guò)程中動(dòng)能的增加量等于勢(shì)能的減少量 從轉(zhuǎn)移角度看 EA2-EA1=EB1-EB2或ΔEA=-ΔEB 系統(tǒng)只有A,B兩物體時(shí),A增加的機(jī)械能等于B減少的機(jī)械能 3.機(jī)械能守恒條件的理解 (1)從能量特點(diǎn)看,系統(tǒng)內(nèi)部只發(fā)生動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化,無(wú)其他形式能量(如內(nèi)能)之間的轉(zhuǎn)化. (2)從做功角度來(lái)看,只有重力做功或系統(tǒng)彈力做功.具體表現(xiàn)為: 做功條件 例 證 只有重力(或彈簧彈力)做功 所有做拋體運(yùn)動(dòng)的物體(不計(jì)空氣阻力),機(jī)械能守恒 除重力、彈力外還受其他力,但其他力不做功 如物體沿光滑的曲面下滑,盡管受到支持力,但支持力不做功 只有重力或系統(tǒng)內(nèi)的彈力做功 如圖中,小球在擺動(dòng)過(guò)程中線的拉力不做功,若不計(jì)空氣阻力,只有重力做功、小球的機(jī)械能守恒 如圖中,A、B間,B與地面間摩擦不計(jì),A自B上自由下滑過(guò)程中,只有重力和A,B間彈力做功,A,B組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒.但對(duì)B來(lái)說(shuō),A對(duì)B的彈力做功,但這個(gè)力對(duì)B來(lái)說(shuō)是外力,B的機(jī)械能不守恒 如圖中,不計(jì)空氣阻力,球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,只有重力和彈簧與球間的彈力做功,球與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒.但對(duì)球來(lái)說(shuō),機(jī)械能不守恒 其他力做功,但做功的代數(shù)和為零 如圖所示,A,B構(gòu)成的系統(tǒng),忽略繩的質(zhì)量與滑輪間的摩擦,在A向下、B向上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,F(xiàn)A和FB都做功,但WA+WB=0,不存在機(jī)械能與其他形式的能的轉(zhuǎn)化,則A,B系統(tǒng)機(jī)械能守恒 3.(多選)如圖,物體m機(jī)械能守恒的是(均不計(jì)空氣阻力)( ) 【解析】 物塊沿固定斜面勻速下滑,在斜面上物塊受力平衡,重力沿斜面向下的分力與摩擦力平衡,摩擦力做負(fù)功,機(jī)械能減少;物塊在力F作用下沿固定光滑斜面上滑時(shí),力F做正功,機(jī)械能增加;小球沿光滑半圓形固定軌道下滑,只有重力做功,小球機(jī)械能守恒;用細(xì)線拴住小球繞O點(diǎn)來(lái)回?cái)[動(dòng),只有重力做功,小球機(jī)械能守恒,選項(xiàng)C、D正確. 【答案】 CD 4.如圖427所示,AB是傾角θ為45的直軌道,CD是半徑R=0.4 m的圓弧軌道,它們通過(guò)一段曲面BC平滑相接,整個(gè)軌道處于豎直平面內(nèi)且處處光滑.一個(gè)質(zhì)量m=1 kg的物體(可以看作質(zhì)點(diǎn))從高H的地方由靜止釋放,結(jié)果它從圓弧最高點(diǎn)D點(diǎn)飛出,垂直斜面擊中P點(diǎn).已知P點(diǎn)與圓弧的圓心O等高,g取10 m/s2.求: 【導(dǎo)學(xué)號(hào):02690046】 圖427 (1)物體擊中P點(diǎn)前瞬間的速度; (2)在C點(diǎn)軌道對(duì)物體的壓力大??; (3)物體靜止釋放時(shí)的高度H. 【解析】 (1)物體從D點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn),做平拋運(yùn)動(dòng),在豎直方向上滿足2gR=v,求得vy=2 m/s 物體擊中P點(diǎn)的速度v==4 m/s. (2)物體在D點(diǎn)的速度為平拋運(yùn)動(dòng)的水平速度 vD=vytan θ=2 m/s 根據(jù)機(jī)械能守恒定律 mv=mg2R+mv 由牛頓運(yùn)動(dòng)定律得FN-mg= 解得支持力FN=70 N,即在C點(diǎn)軌道對(duì)物體的壓力為70 N. (3)由A點(diǎn)到D點(diǎn),物體的機(jī)械能也守恒,故 mgH=mv+mg2R 解得H=1.2 m. 【答案】 (1)4 m/s (2)70 N (3)1.2 m 應(yīng)用機(jī)械能守恒的步驟 應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題時(shí),可通過(guò)以下過(guò)程進(jìn)行分析: (1)確定研究對(duì)象及初、末狀態(tài). (2)分析物體的受力情況及各力做功情況. (3)判斷機(jī)械能是否守恒. (4)確定初末狀態(tài)的機(jī)械能. (5)由機(jī)械能守恒定律列出方程. (6)求解方程. 驗(yàn) 證 機(jī) 械 能 守 恒 定 律 探討1:在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中,能否應(yīng)用v=gt計(jì)算重物的速度?為什么? 【提示】 不能應(yīng)用v=gt計(jì)算重物的速度,因?yàn)樽枇Φ拇嬖?,重物下落的加速度小于g. 探討2:在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中,為什么不需要測(cè)量重物的質(zhì)量? 【提示】 因驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式為mgh=mv2,重物的質(zhì)量m并不影響關(guān)系式的成立. 1.方案一:用單擺和DIS裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 (1)實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)裝置如圖428所示,在擺球擺動(dòng)的過(guò)程中,擺線的拉力始終與運(yùn)動(dòng)方向垂直,所以它不做功,在整個(gè)過(guò)程中,只有重力做功. 圖428 (2)實(shí)驗(yàn)器材 擺球、不可伸長(zhǎng)的細(xì)線、DIS裝置. (3)實(shí)驗(yàn)步驟 ①將DIS裝置中的光電門先后放在A,B,C,D各點(diǎn),測(cè)出擺球在各點(diǎn)的瞬時(shí)速度v. ②測(cè)出各點(diǎn)到最低點(diǎn)的高度h. ③根據(jù)所測(cè)出的數(shù)據(jù)填入下表,比較各點(diǎn)機(jī)械能的大小,看擺球的機(jī)械能是否守恒. Δs(擋光寬度)=______m,擺球質(zhì)量m=______kg 位置 A B C D 高度h/m 速度v/(ms-1) 勢(shì)能Ep/J 動(dòng)能Ek/J 機(jī)械能E/J (4)注意事項(xiàng)及誤差分析 DIS是用傳感器自動(dòng)采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),并與計(jì)算機(jī)連接,可以用計(jì)算機(jī)直接處理數(shù)據(jù)的裝置.利用DIS可以直接計(jì)算出各點(diǎn)的速度大小.由于空氣阻力作用,擺球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的機(jī)械能是逐漸減小的. 2.方案二:用自由下落的重物和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 (1)實(shí)驗(yàn)原理 當(dāng)只有重力做功時(shí),物體的動(dòng)能和重力勢(shì)能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化,但機(jī)械能的總量保持不變.據(jù)此,做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體,只受重力作用,其機(jī)械能是守恒的.質(zhì)量為m的物體自由下落h高度時(shí),若速度為v,應(yīng)有mv2=mgh,即v2=gh. (2)實(shí)驗(yàn)器材 鐵架臺(tái)、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、交流電源、紙帶、刻度尺、夾子、重物. (3)實(shí)驗(yàn)步驟 ①如圖429所示,把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝在鐵架臺(tái)上,并將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源上. 圖429 ②把紙帶的一端和重物用夾子固定好,另一端穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔,用手豎直提起紙帶使重物停靠在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近. ③先接通電源,然后松手讓重物帶著紙帶自由下落.重復(fù)幾次,得到3~5條打好點(diǎn)的紙帶. ④在打好點(diǎn)的紙帶中挑選一條點(diǎn)跡清晰的紙帶,在起始點(diǎn)標(biāo)上O,以后的點(diǎn)依次標(biāo)上1,2,3,…,用刻度尺測(cè)出對(duì)應(yīng)下落的高度h1,h2,h3…. ⑤應(yīng)用公式vn=計(jì)算各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度. (4)數(shù)據(jù)處理 代入數(shù)據(jù)計(jì)算比較: ①ΔEp=mgh,ΔEk=mv2,比較gh與v2在誤差范圍內(nèi)是否相等; ②ΔEp=mg(h2-h(huán)1),ΔEk=m(v-v),比較g(h2-h(huán)1)與(v-v)在誤差范圍內(nèi)是否相等. (5)注意事項(xiàng) ①應(yīng)盡可能控制實(shí)驗(yàn)條件,使裝置滿足機(jī)械能守恒的條件,這需要盡量減小各種阻力,采取的措施有: a.安裝時(shí)使限位孔與紙帶處于同一豎直平面內(nèi); b.應(yīng)選用質(zhì)量和密度較大的重物. ②使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí),應(yīng)先接通電源,再松開紙帶. ③選取紙帶的原則是: a.點(diǎn)跡清晰; b.所打點(diǎn)間距適中(可舍去剛開始打點(diǎn)時(shí)密集的部分). ④由于不需要計(jì)算動(dòng)能和重力勢(shì)能的具體數(shù)值,因而不需要測(cè)量物體的質(zhì)量. (6)誤差分析 ①實(shí)驗(yàn)中,重物和紙帶在下落過(guò)程中要克服阻力(主要是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的阻力)做功,故動(dòng)能的增加量ΔEk必定稍小于勢(shì)能的減少量ΔEp,這屬于系統(tǒng)誤差,是不可避免的,但選用密度大、體積小的重物可以減小系統(tǒng)誤差. ②由于測(cè)量長(zhǎng)度帶來(lái)的誤差屬于偶然誤差,減小偶然誤差的辦法:一是測(cè)量距離時(shí)都應(yīng)從第一個(gè)打點(diǎn)O點(diǎn)量起,二是多測(cè)量幾次取平均值. 5.某同學(xué)做驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)時(shí),不慎將一條挑選出的紙帶的一部分損壞,損壞的是前端部分.剩下的一段紙帶上各相鄰點(diǎn)間的距離已測(cè)出標(biāo)在圖4210中,單位是cm.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作頻率為50 Hz,重力加速度g取9.8 m/s2. 圖4210 (1)重物在2點(diǎn)的速度v2=________,在5點(diǎn)的速度v5=________,此過(guò)程中動(dòng)能增加量ΔEk=________,重力勢(shì)能減少量ΔEp=________.由以上可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論______________________________________________________________ . (2)重物獲得的動(dòng)能往往________(A.大于 B.小于 C.等于)減少的重力勢(shì)能,實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因是__________________________________. (3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)判斷下列圖像正確的是(其中ΔEk表示重物動(dòng)能的變化量,Δh表示物體下落的高度)( ) 【解析】 (1)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,可以求出重物在2點(diǎn)的速度v2= m/s=1.50 m/s,重物在5點(diǎn)的速度v5= m/s=2.075 m/s,所以動(dòng)能增加量為ΔEk=mv-mv=1.03m J,重物從2點(diǎn)到5點(diǎn),重力勢(shì)能減少量為ΔEp=mgh25=m9.8(3.2+3.6+4.0)10-2 J=1.06m J,由以上可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論為:在誤差允許的范圍內(nèi),機(jī)械能守恒. (2)由于紙帶受到摩擦力作用,需克服摩擦力做功,所以獲得的動(dòng)能小于減少的重力勢(shì)能. (3)重物機(jī)械能守恒,重物減少的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為增加的動(dòng)能,即ΔEk=mgΔh,可見重物增加的動(dòng)能與下落的距離成正比,選項(xiàng)C正確. 【答案】 (1)1.50 m/s 2.075 m/s 1.03m J 1.06m J 在誤差允許的范圍內(nèi),機(jī)械能守恒 (2)B 紙帶受到摩擦力作用 (3)C 6.在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中,由于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器兩限位孔不在同一豎直線上,使紙帶通過(guò)時(shí)受到較大阻力,這樣會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果( ) A.mgh>mv2 B.mgh<mv2 C.mgh=mv2 D.以上均有可能 【解析】 由于阻力的存在,物體下落時(shí)克服阻力做功,機(jī)械能部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,導(dǎo)致機(jī)械能減小,選項(xiàng)A正確. 【答案】 A 7.(2016駐馬店高一檢測(cè))現(xiàn)利用如圖所示裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.圖4211中AB是固定的光滑斜面,斜面的傾角為30,1和2是固定在斜面上適當(dāng)位置的兩個(gè)光電門,與它們連接的光電計(jì)時(shí)器都沒有畫出.讓滑塊從斜面的頂端滑下,光電門1、2各自連接的光電計(jì)時(shí)器顯示的擋光時(shí)間分別為5.0010-2s、2.0010-2s.已知滑塊質(zhì)量為2.00 kg,滑塊沿斜面方向的長(zhǎng)度為5.00 cm,光電門1和2之間的距離為0.54 m,g取9.80 m/s2,取滑塊經(jīng)過(guò)光電門時(shí)的速度為其平均速度. 圖4211 (1)滑塊通過(guò)光電門1時(shí)的速度v1=________m/s,通過(guò)光電門2時(shí)的速度v2=________m/s; (2)滑塊通過(guò)光電門1和光電門2之間的動(dòng)能增加量為________J,重力勢(shì)能的減少量為________J. 【解析】 (1)v1== m/s=1.00 m/s v2== m/s=2.50 m/s. (2)動(dòng)能增加量 ΔEk=2.00(2.502-1.002) J=5.25 J 重力勢(shì)能的減少量: ΔEp=2.009.800.54sin 30 J=5.29 J. 【答案】 (1)1.00 2.50 (2)5.25 5.29 應(yīng)盡可能控制實(shí)驗(yàn)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,使空氣阻力減?。?- 配套講稿:
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- 高中物理 第4章 能量守恒與可持續(xù)發(fā)展 4_2 研究機(jī)械能守恒定律教師用書 滬科版必修2 能量 守恒 可持續(xù)發(fā)展 _2 研究 機(jī)械能 守恒定律 教師 滬科版 必修
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