高考物理考前指導(dǎo)驗證機械能守恒定律

1、2013年高考物理考前指導(dǎo)驗證機械能守恒定律【實驗原理】1. 在只有重力做功的條件下，物體的重力勢能和動能可以相互轉(zhuǎn)化，但總的機械能守恒。2. 物體做自由落體運動，設(shè)物體的質(zhì)量為ni,下落力高度時的速度為貝g勢能的減少1 2 卩1 2 卩1 2imvmgh = mv gh = 量為嘩/2,動能的增加量為2。如果2 即 2,就驗證了機械能守恒定律。3. 速度的測量：做勻變速運動的紙帶上某點的瞬時速度等于相鄰兩點間的平均速度計算打笫刀個點瞬時速度的方法是：測岀笫刃個點的相vf = v2t鄰前后兩段相等吋間卩內(nèi)下落的距離百和暫+1,由公式 vv j" ”2丁或" 2t算出，如圖所

2、示?！緦嶒灢襟E】1. 將實驗裝置按要求裝好（如圖），將紙帶固定在重物上， 讓紙帶穿過電火花計時器。2. 先用手提起紙帶，使重物靜止在靠近計吋器的地方。3. 接通電源，松開紙帶，訃重物占由下落，這樣計數(shù)器就在 紙帶上打下一系列點。4. 重復(fù)以上步驟，多做幾次。5. 從已打出的紙帶中，選出第一、二點間的距離接近2 mm 并且點跡清晰的紙帶進行sij量。6. 在挑選的紙帶上，記下第一點的位置0,并在紙帶上從任意點開始依次選取兒個點1、2、3、4、并量出各點到位置0的距離,這些距離就是物體運動到點1、2、3、4、時下落的高度人、仏、%、盡、7. 利用公式2 分別求出物體在打下點2、3、4、時瞬時速度片

3、、冬、旳、吟8. 把得到的數(shù)據(jù)填入表格，算出重物運動到點2、3、4、減少的重力勢能mgh?、mgh mgh4>再算ill物體運動到點2.3.4.增加的動能1 ?19191919加卩、加叫、 mvj mv.j2 _ 22,根據(jù)機械能守恒定律比較2-與尬肌,2-與加勸3,mv422與加勸4，結(jié)果是否一致?！緮?shù)據(jù)處理】1. 紙帶的選?。哼x用紙帶時應(yīng)盡量挑選第1點點跡清晰且1、2兩點z間距離接近2 rnni 的紙帶，這樣一條紙帶記錄的運動才接近自山落體運動。2. 紙帶的處理：在第1點上標(biāo)出0,并從稍靠后的某一點開始，依次標(biāo)出1、2、3、4v =九+1 一也并最出各點到位置。點的距離人、每、仏、九

4、、再利用公式" 2t 計算出各點對應(yīng)的瞬時速度叫、叫、3、比、計算各點對應(yīng)的重力勢能的減少量加0%和動能的增加量1 2fnvn2,并進行比較看是否相等。22#v_ _ h也町以2為縱軸，以力為橫軸，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出2 圖彖，若圖彖是過原點的直線, 則可驗證機械能導(dǎo)怛定律，其斜率等于烽數(shù)據(jù)處理的另一思路：選取點跡清晰的一條紙帶，如圖，選取$、財兩個位置作為過程的1 = =開始和終結(jié)位置，量出冊之間距離®m ,求出點速度 2& , 點速度j 2az，比lmv 2_1 2較重力勢能的減少噸/加與動能的增加空m 2 b是否相等，從而驗證機械能是否守 恒。b£4ab

5、ck mn【誤差分析】1. 實際上重物和紙帶下落過程屮要克服阻力（主要是打點計時器的阻力）做功，故動能 的增加量必定稍小于勢能的減少量，這是屬于系統(tǒng)謀差，減少空氣阻力影響產(chǎn)住的方法是： 使紙帶下掛的重物重力大些，且體積要小。2. 打點計時器產(chǎn)生的誤差：（1）由于交流電周期的變化，弓i起打點時間間隔變化陽產(chǎn)生誤差；（2）計數(shù)點選擇不好；振動片振動不均勻；紙帶放置方法不止確引起摩擦，造成實驗誤差;（3）打點吋的阻力對紙帶的運動性質(zhì)有影響，這也屬于系統(tǒng)誤差。3. 由于測長度帶來的誤差屬偶然誤差，減少辦法是測距離時都應(yīng)從。點量起，二是多測 幾次取平均值?！咀⒁馐马棥?. 安裝打點計時器時，必須使兩紙帶

6、限位孔在同一豎肓線上，以減小摩擦阻力。2. 實驗時必須保持提起的紙帶豎直，手不動，待接通電源，讓打點計時器工作穩(wěn)定后再 松開紙帶。3. 為了增加實驗的可靠性，可重復(fù)實驗，還可以在一次下落中測量多個位置的速度，比 較重物在這些位置上的動能與勢能之和。1 2, mv4. 因通過比較加g"與2是否相等來驗證機械能守恒，故不需測重物質(zhì)最。2013高考突破】1. （9分）在“驗證機械能守恒定律”的實驗小，下列物理量中需要用工具測量的有（）;通過計算得到的冇（）a. 重錘的質(zhì)量b. 重力加速度c. 垂錘下落的高度d. 與重錘下落高度對應(yīng)的重錘瞬吋速度【解析】重錘下落的高度從紙帶上用竜米刻度尺測壘

7、某點速度由公式八=豐二或出.【答案】 c d2. （9分）在驗證機械能守恒定律的實驗中有關(guān)重錘質(zhì)量，下列說法中正確的是（）a. 應(yīng)選用密度和質(zhì)量較大的重錘，使重錘和紙帶所受的重力遠大于它們所受的阻力b. 應(yīng)選用質(zhì)量較小的重錘，便重錘的慣性小一些，下落時更接近于口由落體運動c. 不盂要稱量錘的質(zhì)量d. 必須稱量重錘的質(zhì)量，而且要估讀到o.olg【解析】 本實驗依據(jù)的原理是重錘自由下落驗證機械能守恒定律，因此重錘的密度和 質(zhì)壘應(yīng)取得大一些，以便系統(tǒng)所受的阻力和重錘的重力相比可以忽略不計，以保證重錘做自 由落體運動.本實驗不需要測出重錘的質(zhì)量，實驗只需要驗證gh=vc2就行了.【答案】ac3. （1

8、1分）某同學(xué)利用透明直尺和光電計時器來驗證機械能守恒定律，實驗的簡易示意圖如圖所示，當(dāng)有不透光物體從光電門間通過時，光電計時器就可以顯示物體的擋光時間.所用的xds007光電門傳感器可測的最短吋間為0. 01ms.將擋光效果好、寬度為 43. 8x10" m的 黑色磁帶貼在透明直尺上，從一定高度由靜止釋放，并使其豎直通過光電門.某同學(xué)測得各 段黑色磁帶通過光電門的時間力&與圖中所示的高度差力巾并對部分數(shù)據(jù)進行處理，結(jié)果如 下表所示.(取尸9. 8m/s2,注：表格中為直尺質(zhì)量)4 ti(10"3s)dvi ti(m s_1)1 1mvahi (m)mg4 hi11.

9、213. 1421. 153. 300. 52*0.060.58.4/31.003. 782. 290.232.2540 .954. 003. 7m0.323.14 j/50. 900.41(1) 從表格屮數(shù)據(jù)可知，直尺上磁帶通過光電門的瞬時速度是利用內(nèi)=斗求出的，請你ci簡要分析該同學(xué)這樣做的理由是.(2) 請將表格中數(shù)據(jù)填寫完整.(3) 通過實驗得出的結(jié)論是.(4) 根據(jù)該實驗請你判斷下列4力圖彖中止確的是ekah【解析】（1）因瞬時速度等于極短時間或極短位移內(nèi)的平均速度.（4）因為4ep = mgah, aep= aek,所以aek = mgah,所以正確答案為c.【答案】（1）瞬時速度

10、等于極短時間或極短位移內(nèi)的平均速度 q）4.22 3.97m或 4.00m 4.01m或4.02m （3）在誤差允許的范圍內(nèi)，重力勢能的減少量等于動能的増加量（4）c4. （11分）在利用電磁打點計時器（電磁打點計時器所用電源頻率為50hz） “驗證機械能孑也 定律”的實驗屮：（1）某同學(xué)丿ij如圖所示裝置進行實驗，得到如圖所示的紙帶，把第一個點（初速度為零）記 作0點，測出點0、弭間的距離為68. 97cm,點、c間的距離為15.24cm,點g f間的距離 為16.76cm,已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹?. 8m/s利用這個裝置也可以測量重錘下落的加速度曰=m/s2. 在實驗小發(fā)現(xiàn)，重錘減少的重力勢

11、能總大于重錘增加的動能，其原因主耍是因為在重 錘帶著紙帶下落的過程中存在著阻力的作用，用題口中給出的已知量求重錘下落過程中受到,重錘的質(zhì)量為屈=1.0kg,則打點計時器在打0 點到c點的這段時間內(nèi)，重錘動能的增加量為j,重力勢能的減少量為j.的平均阻力大小為n.【解析】 本題主?？疾椤膀炞C機械能守恒定律”這個實驗的基本原理和應(yīng)用，并且綜 合了牛頓第二定律.(1)c點速度vc=ar 32.00x10-2 _/4f=4x0. 02伽/s該過程動能的增加量aek=-nuve=|x 1.0x (4. 00)2j=8.00j該過程重力勢能的減少量為ep=mg0c=1. 0x9. 8x (68. 97+1

12、5. 24) x 10-2j=8. 25j.ce ac(2)力li速度 a=(2t) 2_(2x0. 02)2(1676-15.24)x10-2銚2=9. 5(ws2.由牛頓第二定律得mg-ff = ma即 ff=mg-ma=0. 30n.【答案】(1)8. 00 8.25(2)9. 50(3)0. 305. (11分)利于如圖所示的裝置驗證機械能守恒定律圖中力是i古i定的光滑斜而，斜而的傾角為30。，1和2是固定在斜面上適當(dāng)位置的兩個光電門，當(dāng)光電門中有物體通過時與 它們連線的光屯計時器(都沒有畫出)能夠顯示擋光時間讓滑塊從斜血的頂端滑卜；光電門1、2各自連接的光電計時器顯示的把光時間分別為

13、5.00x10%、2.00x10"s.已知滑塊質(zhì)量為 2. 00kg,滑塊沿斜面方向的長度為5. 00cm,光電門1和2之間的距離為0. 54m, g取9. 80m/s2,取滑塊經(jīng)過光電門時的速度為其平均速度.滑塊通過光電門1時的速度旳=m/s,通過光電門2時的速度盹=m/s；(2) 滑塊通過光電門1、2 z間的動能增加量為j,重力勢能的減少量為j.(3) 由以上數(shù)據(jù)，得出的結(jié)論是【解析】(1)光電門記錄的瞬時速度取經(jīng)過光電門時的平均速度=looms(2)aek=-u(v2-vl)=5.25jaep=mgsl2sin30=2x9.sx0.54x0.5j=5.29j.(3)在實驗誤差允

14、許的范圍內(nèi)，aek=aep,所以小車沿斜面下滑過程中機械能守恒.【答案】(1)1.00 2.50 (2)5.25 5.29 (3；在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，aek=aep,所 以小車沿斜面下滑過程中機械能守恒6. (11分)如圖甲所示，用包有白紙的質(zhì)量為1.00kg的圓柱棒替代紙帶和重物，蘸有顏料的毛筆固定在電動機上并隨z勻速轉(zhuǎn)動，使z替代打點計時器.當(dāng)燒斷懸掛圓柱棒的線后，圓 柱棒豎直白由下落，毛筆就在圓柱棒而的紙上畫出記號，如圖乙所示，設(shè)毛筆接觸棒時不影 響棒的運動測得記號之間的距離依次為26. omm> 50. omm、74. omm> 98. omm> 122. omm

15、> 146. omm,甲毛筆電動機已知電動機銘牌上標(biāo)有"1200r/min"字樣，由此驗證機械能疔怛定律，根據(jù)以上內(nèi)容，可得146.0122.098.0 74.0 50.0 26.0伸位：mm) 乙(1) 毛筆畫相鄰兩條線的時間間隔t=s.(2) 根據(jù)乙圖所給的數(shù)據(jù)，可知毛筆畫下記號3時，圓柱棒下落的速度旳=m/s；畫下記號6吋，圓柱棒下落的速度=m/s；記號3、6 z間棒的動能的變化量為j 重力勢能的變化量為j ,由此nj*得(i!的結(jié)論是 - (g取9. 80m/s2,結(jié)果保留三位冇效數(shù)字)【解析】 (1)t=w=105s-(2)v3='3q °

16、74'°x 10-3m5=l.24m sv6=(122.0+l46.0)xlq_3ms=26smsaek=|mvq-|mv3=2.82jaep=mg(122.0+9s.0+74.0)xl03=2.ssj在誤差允許的范圍內(nèi)，機械能守恒.【答案】(1)0.053 (2)1.24 2.6s 2.82 2.ss在誤差允許的范圍內(nèi)，機械能守恒7. (11分)如圖所示，是用自由落體法驗證機械能守恒定律時得到的一條紙帶，我們選中河點 來驗證機械能守恒定律，下面舉出一些計算艸點速度的方法，其屮正確的是()河點是笫個點，則vn=gnt”點是笫個點，則=£(/?1) t£ 丁

17、 d+i dn- 匕尸2t-a. ® b. c. d.【解析】由于木實驗需要的是物體在某一時刻的真實速度，故應(yīng)使用紙帶上的數(shù)據(jù)求 解，利用做勻變速運動的物體在一段時間內(nèi)的平均速率等于這段時間的中間時刻的瞬時速度 這一規(guī)律求解.【答案】c118. (13分)如圖所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律.實驗所川的 電源為學(xué)生電源，輸出電壓為6v的交流電和直流電兩種.重錘從高處 由靜止開始落下，重錘上拖著的紙帶通過打點計時器打出一系列的點， 對紙帶上的點痕跡進行測雖，即可驗證機械能守恒定律(1) 卜面列舉了該實驗的兒個操作步驟：()a. 按照圖示的的裝置安裝器件；b. 將打點計時器接到電源的直流

18、輸出端上；c. 用天平測最出重錘的質(zhì)最；d. 釋放懸掛紙帶的夾子，同時接通電源開關(guān)打出一條紙帶；e. 測量打出的紙帶上某些點z間的距離；f. 根據(jù)測屋的結(jié)果計算重錘下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動能.指出其中沒有必要進行的或者操作不恰當(dāng)?shù)牟襟E，將其選項對應(yīng)的字母填在卜而的橫線 上，并說明理由.(2) 利用這個裝置也可以測量重錘下落的加速度日的數(shù)值，如圖所示.根據(jù)打出的紙帶， 選取紙帶上打出的連續(xù)五個點久b、a d、e,測出力點距起始點0的距離為6,點力、c間 的距離為s,點c、f間的距離為s2,使用交流的頻率為f,則根據(jù)這些條件計算重錘下落的 加速度日的表達式為：白=.(3)在驗證機械

19、能守恒定律的實驗小發(fā)現(xiàn)，重錘減小的重力勢能總是人于重錘增加的動能，其原因主要是因為在重錘下落過程中存在著阻力的作用，可以通過該實驗裝置測定該阻力的大小.若已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣裙J的較準(zhǔn)確的值為多述需耍測量的物理量是(4) 試川這些物理量和紙帶上的測量數(shù)據(jù)表示岀重錘在下落過程中受到的平均阻力大小 為 f=.【解析】(1)歩驟3是錯誤的，應(yīng)接到交流電源的輸出端；歩驟d是錯誤的，應(yīng)先接 通電源，待打點穩(wěn)定后再釋肢紙帶；歩驟c不必要，因為根據(jù)測壘原理，重錘的動能和勢 能中都包含m,可以約去.因為s2-sl=a(2=,所以3=亠(3) 重錘質(zhì)量m.由牛頓第二定律mgf=ma,所以阻力si"【答案

20、】(1)見解析(2) 3丁)2 (力重錘質(zhì)量川(4)mg-(s21)f2/ / £紳/e/ l9. (14分)如圖所示的裝置可用來驗證機械能導(dǎo)恒定律.擺錘拴在長厶的輕繩一端，另 端固定在0點，在m上放一個小鐵片，現(xiàn)將擺錘拉起，使繩偏離豎直方向成角 吋靜止開始釋放擺錘，當(dāng)其到達最低位置吋，受到豎直擋板戶阻扌當(dāng)而停止運動，z后 鐵片將飛離擺錘而做平拋運動.(1) 為了驗證擺錘在運動屮機械能'、卜叵，必須求出擺錘在最低點的速度.為了求出這-速度，實驗中還應(yīng)該測得的物理量是.(2) 根據(jù)測得的物理量表示擺傣在最低點的速度(3) 根據(jù)已知的和測量的物理量，寫出擺錘在運動中機械能守恒的關(guān)

21、系式為【解析】(1)鐵片離開擺錘后做平拋運動，故要想求出擺錘在最低點的速度，需根據(jù) 平拋運動的規(guī)律：s=voth=|gt2，因此需測h、s.(2)由(1)中、聯(lián)立求得:(3) 擺錘在下擺過程中只有重力做功，由機械能守恒得: mgl( 1 cos9)=7niv2,把v=$詡弋入上式得：l(l co%)=希.【答案】(1)擺錘a最低點離地面的豎直高度h和鐵片做平拋運動的水平位移s 1 一 3的)=盂高效能學(xué)習(xí)的十大學(xué)習(xí)方法方法一：目標(biāo)激勵法成就天才的必備素質(zhì)就是遠大志向，明確目標(biāo)，勤奮刻苦，持z以恒，百折不撓。作為一名學(xué)生，要想 在學(xué)習(xí)的道路上一路高歌，戰(zhàn)勝各科學(xué)習(xí)困難，在考試中脫穎而岀，就必須樹

22、立遠大的理想，制定明確的學(xué) 習(xí)目標(biāo)和切實可行的計劃,在日常學(xué)習(xí)中勤奮苦學(xué),孜孜不倦，持之以恒，而對學(xué)習(xí)中上的挫折，百折不撓, 勇往直前，并掌握一套正確的學(xué)習(xí)方法,科學(xué)合理地安排好h己的時間，只冇這樣，才能到達成功的理想彼 岸。方法二：統(tǒng)籌計劃學(xué)習(xí)法正像建造樓房先要冇圖紙，打仗先要冇部署一樣，成功冇效的學(xué)習(xí)也必須制定好一套切實可行的計劃。 所謂統(tǒng)籌計劃學(xué)習(xí)法，就是學(xué)習(xí)者為達到一定的學(xué)習(xí)目標(biāo)，根據(jù)主客觀條件而制訂學(xué)習(xí)步驟的一種學(xué)習(xí)方法。 統(tǒng)籌計劃學(xué)習(xí)法包括四個方而：一是學(xué)習(xí)目標(biāo)，二是學(xué)習(xí)內(nèi)容，三是時間安排，四是保證落實的措施。只有 綜合考慮這四個方面，才能訂出切實可行的規(guī)劃。同時計劃要因人而異，因

23、事而異，并根據(jù)執(zhí)行情況，適當(dāng) 及時調(diào)整。方法三：興趣引導(dǎo)法使學(xué)習(xí)興趣化，是獲取成功的特別重耍的法則。冇的同學(xué)雖然很努力地學(xué)習(xí)，但是卻對學(xué)習(xí)沒冇興趣。 凡是這種情況，學(xué)習(xí)效率都差得很,往往是事倍功半，效率不高。所以，千萬不耍只知道積極地去學(xué)，光顧 著學(xué)，傻學(xué)，而要想辦法培養(yǎng)自己的興趣。只有將學(xué)習(xí)積極性轉(zhuǎn)化為學(xué)習(xí)興趣z后,你才有可能實現(xiàn)學(xué)習(xí)效 率的e躍。方法四：高效率學(xué)習(xí)法作為學(xué)生，誰能夠高效地管理時間，科學(xué)地利用時間，抓住時間的脈搏，誰就能創(chuàng)造學(xué)業(yè)的成功，成就 人生的輝煌。愛時間就是愛生命，愛生命的每一部分。誰把握住時間，誰就擁有一切。時間就是生命?！耙粋€人一生只有三天：昨天、今天和明天。昨天已

24、經(jīng)過去，永不復(fù)返；今天已經(jīng)和你 在一起，但很快就會過去；明天就要到來，但也會消失。抓緊時間吧，一生只冇三天！ ”現(xiàn)在是你們?nèi)松?黃金時期，也是學(xué)習(xí)知識、吸取知識最有效率的時期，你們應(yīng)善于管理時間珍惜時間，不虛度年華，使生命 失去原木的燦爛光彩。方法五：創(chuàng)根質(zhì)疑學(xué)習(xí)法學(xué)習(xí)的過程是由一個“無疑一有疑一解疑一無疑”不斷循環(huán)往復(fù)的過程。學(xué)須善思，思后存疑，疑后問, 問后知。所以，我們在日常生活和學(xué)習(xí)過程中，要善于思考，培養(yǎng)“凡事問一個為什么”的習(xí)慣。作為一個學(xué)生，我們要善于發(fā)現(xiàn)問題，敢于向權(quán)威挑戰(zhàn)，同時乂要虛心求教，不恥下問，不懂的問題多 問老師，向同學(xué)請教。積極參加各種有關(guān)學(xué)習(xí)的交談、討論、學(xué)習(xí)興

25、趣小組，創(chuàng)設(shè)一個與別人交流的良好平 臺，合作解決問題。方法六：筆記學(xué)習(xí)法筆墨學(xué)習(xí)法乂稱筆記法，是利用記筆記學(xué)習(xí)的種方法。在日常的讀書、聽課、復(fù)習(xí)的時候，對有一定 價值和意義的材料、知識點、問題迅速及時地標(biāo)記出來，記下來，然后整理成筆記，這對于鞏固知識，積累 材料，提高學(xué)習(xí)成績都具冇i分重耍的意義。方法七：全面預(yù)習(xí)法打無準(zhǔn)備的仗必輸，沒有預(yù)習(xí)的功課一定不會好。要想有一個窩效的課堂學(xué)習(xí)，必須牢牢抓住課前預(yù)習(xí) 這個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。常言道：“凡事預(yù)則立，不預(yù)則廢。” “預(yù)”，即準(zhǔn)備。預(yù)習(xí)就是在教師講課z前，學(xué)生閱 讀教材及相關(guān)的內(nèi)容，為新課學(xué)習(xí)做好必耍的知識準(zhǔn)備。我們在預(yù)習(xí)的時候，耍大體了解書本內(nèi)容，思考重 點，發(fā)現(xiàn)難點，注意方法，増強預(yù)習(xí)的主動性、針對性，培養(yǎng)良好的預(yù)習(xí)習(xí)慣。方法八：高效聽課法-個人的學(xué)生時代，大部分的學(xué)習(xí)時間是在課堂中度過的。在短短的十兒年時間里每個學(xué)生兒乎接受和 繼承了人類幾千年所積累的知識中最基木、最精華的部分，山此可見課堂學(xué)習(xí)的重要性。一個學(xué)生學(xué)習(xí)的好 壞，成績的高低，關(guān)鍵在于課堂學(xué)習(xí)。充分利用每一節(jié)課的45分鐘，高效學(xué)習(xí)，對提高學(xué)習(xí)質(zhì)量將產(chǎn)