高考物理一輪總復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律課件 新人教版.ppt

實(shí)驗(yàn)六驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 實(shí)驗(yàn)過(guò)程 一 實(shí)驗(yàn)步驟1 安裝置按圖示將調(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 2 打紙帶將紙帶的一端用夾子固定在重物上 另一端穿過(guò)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(kāi)紙帶 讓重物帶著紙帶自由下落 更換紙帶重復(fù)做3 5次實(shí)驗(yàn) 3 選紙帶分兩種情況說(shuō)明 1 如果根據(jù)驗(yàn)證時(shí) 應(yīng)選點(diǎn)跡清晰 打點(diǎn)成一條直線 且1 2兩點(diǎn)間距離小于或接近2mm的紙帶 2 如果根據(jù)驗(yàn)證時(shí) 由于重力勢(shì)能的相對(duì)性 處理紙帶時(shí) 選擇適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)即可 這樣紙帶上打出的第1 2兩點(diǎn)間的距離是否為2mm就無(wú)關(guān)緊要了 只要后面的點(diǎn)跡清晰就可選用 二 數(shù)據(jù)處理方法一 利用起始點(diǎn)和第n點(diǎn)計(jì)算 代入mghn和如果在實(shí)驗(yàn)誤差允許的條件下mghn和相等 則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律 方法二 任取兩點(diǎn)計(jì)算 1 任取兩點(diǎn)a b測(cè)出hab 算出mghab 2 算出的值 3 在實(shí)驗(yàn)誤差允許的條件下 若成立 則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律 方法三 采用圖像法 從紙帶上選取多個(gè)點(diǎn) 測(cè)量從第一點(diǎn)到其余各點(diǎn)的下落高度h 并計(jì)算各點(diǎn)速度的平方v2 然后以為縱軸 以h為橫軸 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出圖線 若在誤差允許的范圍內(nèi)圖線是一條過(guò)原點(diǎn)且斜率為g的直線 則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律 誤差分析 注意事項(xiàng) 1 安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)要豎直架穩(wěn) 使其兩限位孔在同一豎直線上以減小摩擦阻力 2 重物應(yīng)選用質(zhì)量和密度較大 體積較小的物體以減小空氣阻力的影響 3 應(yīng)先接通電源 讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作后 再松開(kāi)紙帶讓重物下落 4 紙帶長(zhǎng)度選用60cm左右為宜 應(yīng)選用點(diǎn)跡清晰的紙帶進(jìn)行測(cè)量 5 速度不能用vn gtn或計(jì)算 因?yàn)橹灰J(rèn)為加速度為g 機(jī)械能當(dāng)然守恒 即相當(dāng)于用機(jī)械能守恒定律驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 況且用vn gtn計(jì)算出的速度比實(shí)際值大 會(huì)得出機(jī)械能增加的結(jié)論 而因?yàn)槟Σ磷枇Φ挠绊?機(jī)械能應(yīng)該減小 所以速度應(yīng)從紙帶上直接測(cè)量計(jì)算 同樣的道理 重物下落的高度h 也只能用毫米刻度尺直接測(cè)量 而不能用或計(jì)算得到 熱點(diǎn)1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理 典例1 在 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 實(shí)驗(yàn)中 實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示 1 根據(jù)打出的紙帶 選取紙帶上打出的連續(xù)五個(gè)點(diǎn)a b c d e 測(cè)出a點(diǎn)距起點(diǎn)o的距離為x0 點(diǎn)a c間的距離為x1 點(diǎn)c e間的距離為x2 交流電的周期為t 當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間 則根據(jù)這些條件計(jì)算打c點(diǎn)時(shí)的速度表達(dá)式為vc 用x1 x2和t表示 2 根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理 只要驗(yàn)證表達(dá)式 用g x0 x1 x2和t表示 成立 就驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律 3 實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn) 重物減少的重力勢(shì)能總是大于重物增加的動(dòng)能 其原因主要是在重物下落過(guò)程中存在著阻力的作用 我們可以通過(guò)該實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)定該阻力的大小 則還需要測(cè)量的物理量是 寫(xiě)出名稱 標(biāo)準(zhǔn)解答 1 交流電的周期為t 打點(diǎn)間隔等于t a c兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔為t0 2t 同理c e兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔也為t0 2t 由公式 2 從起點(diǎn)o到點(diǎn)c過(guò)程中 重力做的功wg mg x0 x1 重力勢(shì)能ep就減少了mg x0 x1 動(dòng)能增加了即只要驗(yàn)證了減少的重力勢(shì)能等于增加的動(dòng)能就驗(yàn)證了機(jī)械能守恒 即 3 由動(dòng)能定理得 要測(cè)定阻力f還需測(cè)定重物質(zhì)量 答案 1 2 3 重物質(zhì)量 熱點(diǎn)2實(shí)驗(yàn)原理的拓展創(chuàng)新 典例2 現(xiàn)要通過(guò)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(zhǎng)方形遮光片的滑塊 其總質(zhì)量為m 左端由跨過(guò)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(zhǎng)邊與導(dǎo)軌垂直 導(dǎo)軌上b點(diǎn)有一光電門 可以測(cè)量遮光片經(jīng)過(guò)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(guò)光電門的平均速度看作滑塊通過(guò)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(guò)程中 滑塊 遮光片與砝碼組成的系統(tǒng)重力勢(shì)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(guò)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(cè)量相應(yīng)的s與t值 結(jié)果如表所示 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 104m 1 s 2 保留3位有效數(shù)字 由測(cè)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 標(biāo)準(zhǔn)解答 1 滑塊和遮光片的重力勢(shì)能減少 砝碼的重力勢(shì)能增加 所以系統(tǒng)的重力勢(shì)能減少的量為滑塊運(yùn)動(dòng)到光電門時(shí)的速度為所以系統(tǒng)的動(dòng)能增加量為 若機(jī)械能守恒 則有解得 2 如圖所示 由圖像可求得斜率答案 1 2 見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)解答圖2 43 1 在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中 沒(méi)有必要進(jìn)行的操作是 a 用天平測(cè)重物的質(zhì)量b 根據(jù)紙帶計(jì)算重物下落的時(shí)間c 用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄重物下落的信息d 用紙帶記錄 測(cè)量重物下落的高度 解析 選a 從驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的兩種處理方法來(lái)看 沒(méi)有必要測(cè)出重物的質(zhì)量 只需驗(yàn)證或者即可 故a不必要 重物下落的時(shí)間可由紙帶上的打點(diǎn)間隔計(jì)算 所以b是必要的 c和d兩個(gè)選項(xiàng)的操作是必要的 故本題選a 2 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(kāi)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(cè)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 8m 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(guò)程中系統(tǒng)動(dòng)能的增量 ek j 系統(tǒng)勢(shì)能的減少量 ep j 由此得出的結(jié)論是 3 若某同學(xué)作出圖像如圖 則當(dāng)?shù)氐膶?shí)際重力加速度g m s2 解析 1 2 在打點(diǎn)0 5過(guò)程中系統(tǒng)動(dòng)能的增量系統(tǒng)勢(shì)能的減少量 ep m2gh05 m1gh05 0 588j由此得出 在誤差允許的范圍內(nèi) m1 m2組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 3 由可知 圖像的斜率為當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭 由題圖可知 答案 1 2 40 2 0 5760 588在誤差允許的范圍內(nèi) m1 m2組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 3 9 70 3 2013 海南高考 某同學(xué)用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50hz 當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮間 9 80m s2 實(shí)驗(yàn)中該同學(xué)得到的一條點(diǎn)跡清晰的完整紙帶如圖乙所示 紙帶上的第一個(gè)點(diǎn)記為o 另選連續(xù)的三個(gè)點(diǎn)a b c進(jìn)行測(cè)量 圖中給出了這三個(gè)點(diǎn)到o點(diǎn)的距離ha hb和hc的值 回答下列問(wèn)題 計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字 1 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打b點(diǎn)時(shí) 重物速度的大小vb m s 2 通過(guò)分析該同學(xué)測(cè)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 他的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律 簡(jiǎn)要說(shuō)明分析的依據(jù) 解析 1 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打b點(diǎn)時(shí)重物速度的大小 2 ghb 7 70 m s 2 因?yàn)榻乞?yàn)證了機(jī)械能守恒定律 或由得出其他合理的結(jié)論也可以 答案 1 3 90 2 見(jiàn)解析 4 如圖為驗(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(wèn)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c 0 12v的直流電源d 0 12v的交流電源 2 實(shí)驗(yàn)中誤差產(chǎn)生的原因有 寫(xiě)出兩個(gè)原因 解析 1 用a