高中物理課件第05章機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)七驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律

高中物理課件實(shí)驗(yàn)七驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律第五章機(jī)械能守恒定律夯實(shí)必備知識(shí)研透命題要點(diǎn)目錄CONTENTS//////////////提升素養(yǎng)能力///////1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。2.實(shí)驗(yàn)原理(如圖1所示)

通過(guò)實(shí)驗(yàn)，求出做自由落體運(yùn)動(dòng)物體的___________________和對(duì)應(yīng)過(guò)程動(dòng)能的增加量，在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，若二者相等，說(shuō)明機(jī)械能守恒，從而驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。重力勢(shì)能的減少量圖13.實(shí)驗(yàn)器材

打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、交流電源、紙帶、復(fù)寫紙、重物、________、鐵架臺(tái)(帶鐵夾)、導(dǎo)線。4.實(shí)驗(yàn)步驟 (1)安裝器材：將____________固定在鐵架臺(tái)上，用導(dǎo)線將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與電源相連。 (2)打紙帶

用手豎直提起紙帶，使重物?？吭诖螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器下方附近，先__________，再__________，讓重物自由下落，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打出一系列的點(diǎn)，取下紙帶，換上新的紙帶重打幾條(3～5條)紙帶?？潭瘸叽螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器接通電源釋放紙帶5.實(shí)驗(yàn)結(jié)論

在__________的范圍內(nèi)，自由落體運(yùn)動(dòng)過(guò)程機(jī)械能守恒。誤差允許1.誤差分析2.注意事項(xiàng)(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器要豎直：安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)要______架穩(wěn)，使其兩限位孔在同一豎直線上，以減少__________。(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(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作，后釋放紙帶讓重物下落。豎直摩擦阻力3.驗(yàn)證方案命題點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新命題點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn)命題點(diǎn)三實(shí)驗(yàn)拓展——探究彈簧的彈性勢(shì)能命題點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn)【真題示例1】

(2021·浙江6月選考，17)在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)中，小王用如圖2所示的裝置，讓重物從靜止開始下落，打出一條清晰的紙帶，其中的一部分如圖3所示。O點(diǎn)是打下的第一個(gè)點(diǎn)，A、B、C和D為另外4個(gè)連續(xù)打下的點(diǎn)。(1)為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，對(duì)體積和形狀相同的重物，實(shí)驗(yàn)時(shí)選擇密度大的理由是___________________________________________________________________。(2)已知交流電頻率為50Hz，重物質(zhì)量為200g，當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭＝9.80m/s2，則從O點(diǎn)到C點(diǎn)，重物的重力勢(shì)能變化量的絕對(duì)值|ΔEp|＝________J、C點(diǎn)的動(dòng)能EkC＝________J(計(jì)算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)。(3)比較EkC與|ΔEp|的大小，出現(xiàn)這一結(jié)果的原因可能是________。A.工作電壓偏高B.存在空氣阻力和摩擦力C.接通電源前釋放了紙帶解析

(1)在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)時(shí)重物所受阻力越小越好，因此密度大的重物，阻力與重力之比更小。(3)工作電壓偏高不會(huì)影響實(shí)驗(yàn)的誤差，存在摩擦力會(huì)使重力勢(shì)能的減少量大于動(dòng)能的增加量，只有提前釋放了紙帶，紙帶的初速度不為零，下落到同一位置的速度偏大才會(huì)導(dǎo)致動(dòng)能的增加量大于重力勢(shì)能的減少量。答案

(1)阻力與重力之比更小(或其他合理解釋)

(2)0.547(0.542～0.550都對(duì))

0.588(0.570～0.590都對(duì))

(3)C題干命題點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新【例2】

(2021·山東濰坊市模擬)某實(shí)驗(yàn)小組利用圖4甲所示裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，氣墊導(dǎo)軌上有平行于導(dǎo)軌的標(biāo)尺，在導(dǎo)軌上架設(shè)兩個(gè)光電門1、2，滑塊上側(cè)固定一豎直遮光條，滑塊左側(cè)所掛細(xì)線繞過(guò)定滑輪與鉤碼相連，細(xì)線與導(dǎo)軌平行，光電門1固定，其中心與標(biāo)尺的0刻度線對(duì)齊。實(shí)驗(yàn)操作如下：圖4(1)用游標(biāo)卡尺測(cè)得遮光條的寬度如圖乙所示，則遮光條的寬度為________mm。(2)滑塊不掛細(xì)線、鉤碼，接通氣源后，給滑塊一個(gè)向左的初速度，使它從導(dǎo)軌右端向左運(yùn)動(dòng)，通過(guò)調(diào)整氣墊導(dǎo)軌的調(diào)節(jié)旋鈕P、Q，直到使滑塊經(jīng)過(guò)光電門1、2時(shí)遮光時(shí)間相等。(3)在滑塊上掛上細(xì)線與鉤碼，接通氣源，將滑塊從導(dǎo)軌右端由靜止釋放，由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過(guò)光電門1、2的時(shí)間分別為t1、t2，由標(biāo)尺讀出光電門2中心所在位置的刻度x。(4)用天平測(cè)出滑塊和遮光條的總質(zhì)量M及鉤碼質(zhì)量m，遮光條的寬度用d表示，重力加速度為g，滑塊運(yùn)動(dòng)過(guò)程中鉤碼始終未著地。用以上物理量寫出驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的關(guān)系式___________________________________________________。圖5解析

(1)游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為7mm，游標(biāo)尺讀數(shù)為15×0.05mm＝0.75mm，則最終讀數(shù)為7.75mm。題干題干命題點(diǎn)三實(shí)驗(yàn)拓展——探究彈簧的彈性勢(shì)能實(shí)驗(yàn)中已知小車的質(zhì)量為m，彈簧的勁度系數(shù)為k，則：甲乙圖6(1)長(zhǎng)木板右端墊一小物塊，其作用是________________；(2)如圖乙中紙帶上s1＝3.50cm，s2＝5.42cm，s3＝1.14cm，T＝0.02s，由此可以算出小車勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度大小為________m/s(結(jié)果保留2位小數(shù))。解析

(1)長(zhǎng)木板右端墊一小物塊，其作用是利用重力在斜面上的分力來(lái)平衡摩擦，使彈簧彈力做的功全部轉(zhuǎn)化為小車的動(dòng)能。題干1.(2021·天津紅橋區(qū)質(zhì)量調(diào)查)如圖7所示，將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上，使重物帶動(dòng)紙帶從靜止開始自由下落，利用此裝置可以驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，或測(cè)定重力加速度。 (1)通過(guò)正確處理紙帶，經(jīng)過(guò)計(jì)算一般重物重力勢(shì)能的減少量會(huì)略大于動(dòng)能的增加量，其原因是_____________________________________________。 (2)若測(cè)定重力加速度，通過(guò)作圖像的方法可以剔除偶然誤差較大的數(shù)據(jù)，提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確程度。除作v－t圖像外，為使圖線的斜率等于重力加速度，還可作________圖像，或________圖像。圖7解析

(1)正確處理紙帶，經(jīng)過(guò)計(jì)算一般重物重力勢(shì)能的減少量會(huì)略大于動(dòng)能的增加量，其原因是克服空氣和限位孔等阻力做功。2.(2021·湖南衡陽(yáng)市聯(lián)考)

某同學(xué)用如圖8甲所示裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，他將兩物塊A和B用輕質(zhì)無(wú)彈性細(xì)繩連接并跨過(guò)輕質(zhì)定滑輪，B下端連接紙帶，紙帶穿過(guò)固定的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，用天平測(cè)出A、B兩物塊的質(zhì)量mA＝500g，mB＝300g，A從高處由靜止開始下落，B拖著的紙帶上打出一系列的點(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。圖乙給出的是實(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)間的距離如圖乙所示。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)周期為T＝0.02s。則：甲乙圖8在打0～5點(diǎn)過(guò)程中系統(tǒng)動(dòng)能的增量ΔEk＝________J，系統(tǒng)勢(shì)能的減少量ΔEp＝________J，由此得出的結(jié)論是_________________________________________(重力加速度g取9.8m/s2，結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。答案0.595

0.604在誤差允許范圍內(nèi)，A與B組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒解析

相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為Δt＝5×0.02s＝0.1s則系統(tǒng)動(dòng)能的增加量系統(tǒng)勢(shì)能的減少量ΔEp＝(mA－mB)gx05＝0.604J在誤差允許的范圍內(nèi)，A與B組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒。3.(2021·寧夏吳忠市聯(lián)考)利用光電門、遮光條組合可以探究“彈簧的彈性勢(shì)能與形變量之間的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)裝置如圖9所示，木板的右端固定一個(gè)輕質(zhì)彈簧，彈簧的左端放置一個(gè)小物塊(與彈簧不拴接)物塊的上方有一寬度為d的遮光片(d很小)，O點(diǎn)是彈簧原長(zhǎng)時(shí)物塊所處的位置，其