新課標高考物理一輪總復習實驗六驗證機械能守恒定律張PPT學習教案

1、會計學1 新課標高考物理一輪總復習實驗六驗證新課標高考物理一輪總復習實驗六驗證 機械能守恒定律張機械能守恒定律張 四、實驗步驟四、實驗步驟 (1)安裝置：按圖實安裝置：按圖實62所示將檢查、調(diào)整所示將檢查、調(diào)整 好的打點計時器豎直固定在鐵架臺上，接好電路。好的打點計時器豎直固定在鐵架臺上，接好電路。 (2)打紙帶：將紙帶的一端用夾子固定在重打紙帶：將紙帶的一端用夾子固定在重 物上，另一端穿過打點計時器的限位孔，用手物上，另一端穿過打點計時器的限位孔，用手 提著紙帶使重物靜止在靠近打點計時器的地方。先接通電源提著紙帶使重物靜止在靠近打點計時器的地方。先接通電源 ，后松開紙帶，讓重物帶著紙帶自由下

2、落。，后松開紙帶，讓重物帶著紙帶自由下落。 更換紙帶重復做更換紙帶重復做35次實驗。次實驗。 三、實驗器材三、實驗器材 鐵架臺鐵架臺(含鐵夾含鐵夾)，打點計時器，學生電源，紙帶，復寫，打點計時器，學生電源，紙帶，復寫 紙，導線，毫米刻度尺，重物紙，導線，毫米刻度尺，重物(帶紙帶夾帶紙帶夾)。 圖實圖實6 2 第1頁/共47頁 (3)選紙帶：分兩種情況說明選紙帶：分兩種情況說明 第2頁/共47頁 五、數(shù)據(jù)處理五、數(shù)據(jù)處理 1測量計算測量計算 第3頁/共47頁 2驗證守恒驗證守恒 第4頁/共47頁 六、注意事項六、注意事項 (1)打點計時器要穩(wěn)定地固定在鐵架臺上，打點計打點計時器要穩(wěn)定地固定在鐵架

3、臺上，打點計 時器平面與紙帶限位孔調(diào)整到豎直方向，以減小摩擦時器平面與紙帶限位孔調(diào)整到豎直方向，以減小摩擦 阻力。阻力。 第5頁/共47頁 (2)重物要選用密度大、體積小的物體，這樣可以減重物要選用密度大、體積小的物體，這樣可以減 小空氣阻力的影響，從而減小實驗誤差。小空氣阻力的影響，從而減小實驗誤差。 (3)實驗中，需保持提紙帶的手不動，且保證紙帶豎實驗中，需保持提紙帶的手不動，且保證紙帶豎 直，待接通電源，打點計時器工作穩(wěn)定后，再松開紙帶直，待接通電源，打點計時器工作穩(wěn)定后，再松開紙帶 。 第6頁/共47頁 七、誤差分析七、誤差分析 (1)本實驗中因重物和紙帶在下落過程中要克服各種阻本實驗

4、中因重物和紙帶在下落過程中要克服各種阻 力力(空氣阻力、打點計時器阻力空氣阻力、打點計時器阻力)做功，故動能的增加量做功，故動能的增加量Ek 稍小于重力勢能的減少量稍小于重力勢能的減少量Ep，即，即EkEp，這屬于系統(tǒng)誤，這屬于系統(tǒng)誤 差。改進的辦法是調(diào)整器材的安裝，盡可能地減少阻力。差。改進的辦法是調(diào)整器材的安裝，盡可能地減少阻力。 (2)本實驗的另一個誤差來源于長度的測量，屬偶然誤本實驗的另一個誤差來源于長度的測量，屬偶然誤 差。減小誤差的辦法是測下落距離時都從差。減小誤差的辦法是測下落距離時都從0點量起，一次將點量起，一次將 各打點對應的下落高度測量完?；蛘卟捎枚啻螠y量取平均值各打點對應

5、的下落高度測量完?；蛘卟捎枚啻螠y量取平均值 來減小誤差。來減小誤差。 第7頁/共47頁 實驗原理與操作實驗原理與操作 例例1在利用自由落體運動驗證機械能守恒定律在利用自由落體運動驗證機械能守恒定律 的實驗中，電源的頻率為的實驗中，電源的頻率為50 Hz，依次打出的點為，依次打出的點為 0,1,2,3,4n。則：。則： 圖實圖實63 第8頁/共47頁 (1)如用第如用第2點到第點到第6點之間的紙帶來驗證，必須直接點之間的紙帶來驗證，必須直接 測量的物理量為測量的物理量為_、_、_，必須，必須 計算出的物理量為計算出的物理量為_、_，驗證的表達式，驗證的表達式 為為_。 (2)下列實驗步驟操作合理

6、的排列順序是下列實驗步驟操作合理的排列順序是_(填填 寫步驟前面的字母寫步驟前面的字母)。 A將打點計時器豎直安裝在鐵架臺上將打點計時器豎直安裝在鐵架臺上 B接通電源，再松開紙帶，讓重物自由下落接通電源，再松開紙帶，讓重物自由下落 第9頁/共47頁 第10頁/共47頁 (2)實驗操作順序為實驗操作順序為ADBCEF。 第11頁/共47頁 題組演練題組演練 1在在“驗證機械能守恒定律驗證機械能守恒定律”的實驗中，要驗證的是重的實驗中，要驗證的是重 物重力勢能的減少等于它動能的增加，以下步驟僅是實物重力勢能的減少等于它動能的增加，以下步驟僅是實 驗中的一部分，在這些步驟中多余的或錯誤的有驗中的一部

7、分，在這些步驟中多余的或錯誤的有 _。 A用天平稱出重物的質(zhì)量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，并用導線把它和把打點計時器固定到鐵架臺上，并用導線把它和 低壓交流電源連接起來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時器的限位孔，把重物提升到一定高度 D接通電源，待打點穩(wěn)定后釋放紙帶接通電源，待打點穩(wěn)定后釋放紙帶 E用秒表測出重物下落的時間用秒表測出重物下落的時間 第12頁/共47頁 答案：答案：AE 第13頁/共47頁 2(2012湖北百校聯(lián)考湖北百校聯(lián)考)“驗證機械能守恒

8、定律驗證機械能守恒定律”的實驗裝的實驗裝 置可以采用圖實置可以采用圖實64所示的甲或乙方案來進行。所示的甲或乙方案來進行。 第14頁/共47頁 圖實圖實64 第15頁/共47頁 (1)比較這兩種方案，比較這兩種方案，_(填填“甲甲”或或“乙乙”)方案好些方案好些 。 (2)該同學開始實驗時情形如圖丙所示，接通電源釋放紙該同學開始實驗時情形如圖丙所示，接通電源釋放紙 帶。請指出該同學在實驗操作中存在的兩處明顯錯誤或帶。請指出該同學在實驗操作中存在的兩處明顯錯誤或 不當?shù)牡胤剑翰划數(shù)牡胤剑篲；_。 (3)該實驗中得到一條紙帶，且測得每兩個計數(shù)點間的距該實驗中得到一條紙帶，且測得每兩個計數(shù)點間的距

9、離如圖丁中所示。已知相鄰兩個計數(shù)點之間的時間間隔離如圖丁中所示。已知相鄰兩個計數(shù)點之間的時間間隔 T0.1 s。則物體運動的加速度。則物體運動的加速度a_；該紙帶是；該紙帶是 采用采用_(填填“甲甲”或或“乙乙”)實驗方案得到的。實驗方案得到的。 第16頁/共47頁 解析：由解析：由xaT2，利用逐差法得到物體運動的加速度，利用逐差法得到物體運動的加速度a 4.8 m/s2。若用自由落體實驗測得物體運動的加速度。若用自由落體實驗測得物體運動的加速度a 應該接近應該接近10 m/s2，所以該紙帶是采用，所以該紙帶是采用“乙乙”實驗方案得到實驗方案得到 的。的。 答案：答案：(1)甲甲(2)打點計

10、時器接了直流電源重物離打點計時器接了直流電源重物離 打點計時器太遠打點計時器太遠(3)4.8 m/s2乙乙 第17頁/共47頁 數(shù)據(jù)處理與誤差分析數(shù)據(jù)處理與誤差分析 例例2 (2013江西模擬江西模擬)“在在“驗證機械能守恒定律驗證機械能守恒定律”的實驗中，已知的實驗中，已知 電磁打點計時器所用的電源的頻率為電磁打點計時器所用的電源的頻率為50 Hz，查得當?shù)?，查得當?shù)?的重力加速度的重力加速度g9.80 m/s2，測得所用的重物質(zhì)量為，測得所用的重物質(zhì)量為1.00 kg。實驗中得到一條點跡清晰的紙帶。實驗中得到一條點跡清晰的紙帶(如圖實如圖實65所所 示示)，把第一個點記為，把第一個點記為O

11、，另選連續(xù)的四個點，另選連續(xù)的四個點A、B、C、 D作為測量的點，經(jīng)測量知道作為測量的點，經(jīng)測量知道A、B、C、D各點到各點到O點的點的 距離分別為距離分別為62.99 cm、70.18 cm、77.76 cm、85.73 cm。 圖實圖實65 第18頁/共47頁 (1)根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物由根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物由O點運動到點運動到C點，重力點，重力 勢能的減少量等于勢能的減少量等于_J，動能的增加量等于，動能的增加量等于 _J(取三位有效數(shù)字取三位有效數(shù)字)。 (2)根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物下落時的實際加速度根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物下落時的實際加速度a _m/s2，a_g(填填“大于大于”或

12、或“小于小于”)，原因，原因 是是_ _ _。 第19頁/共47頁 第20頁/共47頁 (2)根據(jù)根據(jù)CDAB2aT2，CDODOC，AB OBOA，代入數(shù)據(jù)得，代入數(shù)據(jù)得a9.75 m/s2g。 實驗中重物受空氣阻力，紙帶受限位孔或打點實驗中重物受空氣阻力，紙帶受限位孔或打點 計時器振針的阻力作用，導致計時器振針的阻力作用，導致a”“”或或“”)，造成這種結(jié)果，造成這種結(jié)果 的主要原因是的主要原因是_。 第27頁/共47頁 (3)由于存在空氣阻力的影響，所以由于存在空氣阻力的影響，所以EpEk。 答案：答案：(1)3.48(2)1.241.28(3)”“”或或“”)時，說明氣墊導軌已經(jīng)水平。

13、時，說明氣墊導軌已經(jīng)水平。 (2)用螺旋測微器測遮光條寬度用螺旋測微器測遮光條寬度d，測量結(jié)果如圖丙，測量結(jié)果如圖丙 所示，則所示，則d_mm。 第31頁/共47頁 (3)滑塊滑塊P用細線跨過氣墊導軌左端的定滑輪與質(zhì)量為用細線跨過氣墊導軌左端的定滑輪與質(zhì)量為 m的鉤碼的鉤碼Q相連，將滑塊相連，將滑塊P由圖甲所示位置釋放，通過計由圖甲所示位置釋放，通過計 算機得到的圖象如圖乙所示，若算機得到的圖象如圖乙所示，若t1、t2和和d已知，要驗證已知，要驗證 滑塊和鉤碼組成的系統(tǒng)機械能是否守恒，還應測出滑塊和鉤碼組成的系統(tǒng)機械能是否守恒，還應測出 _和和_(寫出物理量的名稱及符號寫出物理量的名稱及符號)

14、。 (4)若上述物理量間滿足關(guān)系式若上述物理量間滿足關(guān)系式_， 則表明在上述過程中，滑塊和鉤碼組成的系統(tǒng)機械能守恒則表明在上述過程中，滑塊和鉤碼組成的系統(tǒng)機械能守恒 。 第32頁/共47頁 解析解析(1)當當t1t2時，滑塊通過光電門時，滑塊通過光電門A、B的速度的速度 相同，說明氣墊導軌已經(jīng)水平。相同，說明氣墊導軌已經(jīng)水平。 (2)d8 mm0.01 mm47.48.474 mm。 第33頁/共47頁 答案答案(1)(2)8.474(在在8.4738.475之間均算對之間均算對) (3)滑塊質(zhì)量滑塊質(zhì)量M兩光電門間距離兩光電門間距離L 第34頁/共47頁 一、本題創(chuàng)新點分析一、本題創(chuàng)新點分析

15、 1源于教材源于教材本例中驗證機械能守恒定律所使本例中驗證機械能守恒定律所使 用的氣墊導軌、光電傳感器優(yōu)于課本實驗器材。用的氣墊導軌、光電傳感器優(yōu)于課本實驗器材。 2高于教材高于教材本例中將懸掛的鉤碼本例中將懸掛的鉤碼Q納入驗證納入驗證 機械能守恒的系統(tǒng)，消除了系統(tǒng)誤差。機械能守恒的系統(tǒng)，消除了系統(tǒng)誤差。 二、本實驗還可以從以下方面進行改進創(chuàng)新二、本實驗還可以從以下方面進行改進創(chuàng)新 (一一)實驗器材的創(chuàng)新實驗器材的創(chuàng)新 第35頁/共47頁 第36頁/共47頁 圖實圖實68 第37頁/共47頁 (二二)數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理 1本實驗中的打點計時器，不采用電磁打點計時器，本實驗中的打點計時器，不采用電

16、磁打點計時器， 而采用電火花打點計時器，可以避免振針阻力的影響，減小而采用電火花打點計時器，可以避免振針阻力的影響，減小 實驗的誤差。實驗的誤差。 2用高頻閃光照相機對自由落體運動的小球拍照，可用高頻閃光照相機對自由落體運動的小球拍照，可 通過分析小球的閃光照片驗證機械能守恒，數(shù)據(jù)處理方法與通過分析小球的閃光照片驗證機械能守恒，數(shù)據(jù)處理方法與 處理紙帶類似。處理紙帶類似。 3利用光電門測小球下落速度的方法驗證機械能守恒利用光電門測小球下落速度的方法驗證機械能守恒 ，可以減小因打點計時器限位孔及振針的阻力對實驗精確度，可以減小因打點計時器限位孔及振針的阻力對實驗精確度 的影響。的影響。 第38頁

17、/共47頁 題組演練題組演練 5(2012九江模擬九江模擬)圖實圖實69甲是驗證機械能守恒定甲是驗證機械能守恒定 律的實驗。小圓柱由一根不可伸長的輕繩拴住，律的實驗。小圓柱由一根不可伸長的輕繩拴住， 輕繩另一端固定。將輕繩拉至水平后由靜止釋放輕繩另一端固定。將輕繩拉至水平后由靜止釋放 。在最低點附近放置一組光電門，測出小圓柱運。在最低點附近放置一組光電門，測出小圓柱運 動到最低點的擋光時間動到最低點的擋光時間t，再用游標卡尺測出小圓，再用游標卡尺測出小圓 柱的直徑柱的直徑d，如圖乙所示，重力加速度為，如圖乙所示，重力加速度為g。則。則 圖實圖實69 第39頁/共47頁 (1)小圓柱的直徑小圓柱

18、的直徑d_cm。 (2)測出懸點到圓柱重心的距離測出懸點到圓柱重心的距離l，若等式，若等式gl_成成 立，說明小圓柱下擺過程機械能守恒。立，說明小圓柱下擺過程機械能守恒。 (3)若在懸點若在懸點O安裝一個拉力傳感器，測出繩子上的拉力安裝一個拉力傳感器，測出繩子上的拉力 F，則要驗證小圓柱在最低點的向心力公式還需要測量，則要驗證小圓柱在最低點的向心力公式還需要測量 的物理量是的物理量是_(用文字和字母表用文字和字母表 示示)，若等式，若等式F_成立，則可驗證小圓柱在最低成立，則可驗證小圓柱在最低 點的向心力公式。點的向心力公式。 第40頁/共47頁 解析：解析：(1)小圓柱的直徑小圓柱的直徑d10 mm20.1 mm10.2 mm1.02