2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題五 實驗六：驗證機械能守恒定律課件

1、實驗六：驗證機械能守恒定律 一、基本原理與操作 二、誤差分析 1.減小測量誤差：一是測下落距離時都從 0 點量起，一次 將各打點對應(yīng)下落高度測量完，二是多測幾次取平均值. 2.誤差來源：由于重物和紙帶下落過程中要克服阻力做功， 三、注意事項 1.打點計時器要豎直：安裝打點計時器時要豎直架穩(wěn)，使 其兩限位孔在同一豎直平面內(nèi)以減少摩擦阻力. 2.重物密度要大：重物應(yīng)選用質(zhì)量大、體積小、密度大的 材料. 3.一先一后：應(yīng)先接通電源，讓打點計時器正常工作，后 松開紙帶讓重物下落. 4.測長度，算速度：某時刻的瞬時速度的計算應(yīng)用 vn 考點 1 基本實驗原理與實驗操作的考查 【典題 1】(2017 年天

2、津卷)如圖 S6-1 所示，打點計時器固 定在鐵架臺上，使重物帶動紙帶從靜止開始自由下落，利用此 裝置驗證機械能守恒定律. 圖 S6-1 (1)對于該實驗，下列操作中對減小實驗誤差有利的是 _. A.重物選用質(zhì)量和密度較大的金屬錘 B.兩限位孔在同一豎直面內(nèi)上下對正 C.精確測量出重物的質(zhì)量 D.用手托穩(wěn)重物，接通電源后，撤手釋放重物 (2)某實驗小組利用上述裝置將打點計時器接到 50 Hz 的交 流電源上，按正確操作得到了一條完整的紙帶，由于紙帶較長， 圖中有部分未畫出，如圖 S6-2 所示.紙帶上各點是打點計時器打 出的計時點，其中 O 點為紙帶上打出的第一個點.重物下落高度 應(yīng)從紙帶上計

3、時點間的距離直接測出，利用下列測量值能完成 驗證機械能守恒定律的選項有_. 圖 S6-2 A.OA、AD 和 EG 的長度 C.BD、CF 和 EG 的長度 B.OC、BC 和 CD 的長度 D.AC、BD 和 EG 的長度 解析：(1)重物選用質(zhì)量和密度較大的金屬錘，能夠減小空 氣阻力的影響，以減小誤差，A 正確；兩限位孔在同一豎直面 內(nèi)上下對正，減小紙帶和打點計時器之間的阻力，以減小誤差， 物質(zhì)量可以消掉，無需精確測量出重物的質(zhì)量，C 錯誤；用手 托穩(wěn)重物，接通電源后，撤手釋放重物對減小實驗誤差無影響， D 錯誤. 答案：(1)AB (2)BC 方法技巧：(1)安裝打點計時器時要豎直架穩(wěn)，

4、使兩限位孔 在同一豎直平面內(nèi)以減少摩擦阻力. (2)重物應(yīng)選用質(zhì)量大、體積小、密度大的材料. (3)應(yīng)先接通電源，讓打點計時器正常工作后，再松開紙帶 讓重物下落. (4)紙帶長度應(yīng)選用 60 cm 左右為宜，應(yīng)選用點跡清晰的紙 帶進(jìn)行測量. 考點 2 數(shù)據(jù)處理與誤差分析 【典題 2】(2016 年北京卷)利用如圖 S6-3 所示裝置做“驗 證機械能守恒定律”實驗. 圖 S6-3 (1)為驗證機械能是否守恒，需要比較重物下落過程中任意 兩點間的_. A.動能變化量與勢能變化量 B.速度變化量和勢能變化量 C.速度變化量和高度變化量 (2)除帶夾子的重物、紙帶、鐵架臺(含鐵夾)、電磁打點計 時器、

5、導(dǎo)線及開關(guān)外，在下列器材中，還必須使用的兩種器材 是_. A.交流電源B.刻度尺C.天平(含砝碼) (3)實驗中，先接通電源，再釋放重物，得到如圖 S6-4 所示 的一條紙帶.在紙帶上選取三個連續(xù)打出的點 A、B、C，測得它 們到起始點 O 的距離分別為hA、hB、hC. 圖 S6-4 已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹?g，打點計時器打點的周期為 T.設(shè) 重物的質(zhì)量為 m.從打 O 點到打 B 點的過程中，重物的重力勢能 變化量Ep_，動能變化量Ek_. (4)大多數(shù)學(xué)生的實驗結(jié)果顯示，重力勢能的減少量大于動 能的增加量，原因是_. A.利用公式 vgt 計算重物速度 B.利用公式 v 計算重物速度 C.

6、存在空氣阻力和摩擦阻力的影響 D.沒有采用多次實驗取平均值的方法 (5)某同學(xué)想用下述方法研究機械能是否守恒，在紙帶上選 取多個計數(shù)點，測量它們到起始點 O 的距離 h，計算對應(yīng)計數(shù) 點的重物速度 v，描繪 v2-h 圖象，并做如下判斷：若圖象是一 條過原點的直線，則重物下落過程中機械能守恒.請你分析論證 該同學(xué)的判斷依據(jù)是否正確. 本實驗可從多個角度進(jìn)行創(chuàng)新： (1)實驗器材的創(chuàng)新： 利用光電門測出擋光條通過光電門的時間t，從而利用 利用氣墊導(dǎo)軌代替長木板，減小阻力對實驗結(jié)果的影響. (2)實驗數(shù)據(jù)處理的創(chuàng)新：將滑塊、擋光條、托盤和砝碼看 作一個系統(tǒng)來驗證系統(tǒng)機械能守恒. (3)本實驗還可以

7、從以下兩個方面創(chuàng)新： 整個實驗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)行驗證，以消除由于空氣阻力作用而帶來的誤差. 考向 1 利用光電門驗證機械能守恒定律 【典題 3】(2018 屆皖南八校第三次聯(lián)考)某實驗小組的同 學(xué)利用落體法驗證機械能守恒定律，實驗裝置如圖 S6-5 甲所示， 該小組的同學(xué)完成了如下的操作： 甲乙 圖 S6-5 (1)首先利用螺旋測微器測出了小球的直徑，其示數(shù)如圖乙 所示，則該小球的直徑 d_cm. (2)將該小球由光電門 1 的正上方無初速度釋放，測得小球 先后通過光電門 1 和光電門 2 所用的時間為t1 和t2，則小球通 過兩光電門的速度分別為 v1_

8、，v2_.(用所測 量的物理量符號表示) (3)該小組的同學(xué)測出了兩光電門之間的距離為 H，重力加 速度用 g 表示，若小球的機械能守恒，則需要驗證的關(guān)系式為 _.(結(jié)果用所測量的物理量符號表示) 解析：(1)小球直徑：d3.5 mm0.01 mm30.03.800 mm 0.3800 cm. 考向 2 對兩個物體組成的系統(tǒng)驗證機械能守恒 【典題 4】用如圖S6-6 甲所示的實驗裝置驗證m1、m2 組成 的系統(tǒng)機械能守恒.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，對紙帶上的點跡進(jìn)行測量，即可驗證機械 能守恒定律.如圖乙給出的是實驗中獲取的一條紙帶，0 是打下 的第一個點，每相鄰兩計數(shù)點間還有 4 個點(圖中未標(biāo)出)，所 用電源的頻率為 50 Hz.已知 m150 g、m2150 g.(結(jié)果均保留 兩位有效數(shù)字)，則： 甲乙丙 圖 S6-6 (1)在紙帶上打下計數(shù)點