14功能關(guān)系,試驗驗證機械能守恒定律

功能關(guān)系，實驗驗證機械能守恒定律一課題名稱：功能關(guān)系，實驗驗證機械能守恒定律二教學目標：1掌握功能關(guān)系2實驗驗證機械能守恒定律3探究功與速度變化關(guān)系三教學過程知識點一：功能關(guān)系，能量守恒定律做功的過程是能量變化的過程，做了多少功就有多少能量發(fā)生變化。(1)物體動能的變化由通過做功完成，即動能定理。(2)物體重力勢能的變化通過做功完成。(3)物體彈性勢能的變化通過做功完成(4)物體電勢能變化通過做功完成。(5)物體機械能變化通過做功完成。(6)物體機械能守恒通過做功完成，即機械能守恒定律。知識點二：探究功與速度變化關(guān)系實驗原理：合外力做功改變物體的動能。表達式：注意事項：平衡摩擦力。作圖：r 思考：為什么不作w-v圖像知識點三：實驗驗證機械能守恒定律實驗原理：。機械能守恒定律表達式：。例1如圖所示，輕質(zhì)彈簧的一端與固定的豎直板P拴接，另一端與物體A相連，物體A置于光滑水平桌面上(桌面足夠大)，A右端連接一細線，細線繞過光滑的定滑輪與物體B相連.開始時托住B，讓A處于靜止且細線恰好伸直，然后由靜止釋放B，直至B獲得最大速度.下列有關(guān)該過程的分析中正確的是()B物體受到細線的拉力保持不變TOC\o"1-5"\h\zB物體機械能的減少量大于彈簧彈性勢能的增加量 IIA物體動能的增量等于B物體重力對B做的功與彈簧彈力對A做的功之和 8D.A物體與彈簧所組成的系統(tǒng)機械能的增加量等于細線拉力對A做的功 ?練習1如圖K15-1所示，卷揚機的繩索通過定滑輪用力F拉位于粗糙斜面上的木箱，使之沿斜面加速向上移動.在移動過程中，下列說法中正確的是()A.木箱克服重力所做的功等于木箱機械能的增加 .F對木箱做的功等于木箱增加的動能與木箱克服摩擦力所做的功之和//F對木箱做的功等于木箱克服摩擦力和克服重力所做的功之和意F對木箱做的功等于木箱增加的機械能與木箱克服摩擦力做的功之和練習2如圖4所示，質(zhì)量為m的鉤碼在彈簧秤的作用下豎直向上運動.設(shè)彈簧秤的示數(shù)為FT不計空氣阻力，重力加速度為g.則( )

A.FTT=mg時，鉤碼的機械能不變B.FTT<mg時，鉤碼的機械能減小C.FT<mg時，鉤碼的機械能增加D.FT>mg時，鉤碼的機械能增加練習3一個質(zhì)量為m的物體以a=2g的加速度豎直向下運動，則在此物體下降h高度的過程中，物體的①重力勢能減少了2mgh ②動能增加了2mgh③機械能保持不變 ④機械能增加了mghTOC\o"1-5"\h\z以上說法正確的是（ ）A.①③ B.①④ C.②③ D.②④練習4自由下落的小球，從接觸豎直放置的輕彈簧開始，到壓縮彈簧有最大形變的過程中，以下說法中正確的是（ ）A.小球的動能逐漸減少B.小球的重力勢能逐漸減少C.小球的機械能守恒 D.小球的加速度逐漸增大例3在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，選出一條紙帶如圖所示.其中O點為起始點，A、B、C為從合適位置開始選取的三個點，打點計時器通一50Hz的交流電，用最小刻度為mm的刻度尺，測得OA=11.13cm,OB=17.69cm,OC=25.9cm.記錄的這三個數(shù)據(jù)中不符合有效數(shù)字要求的是，應(yīng)寫成cm.在記數(shù)點A和B之間、B和C之間還各有一個點未畫出.重錘的質(zhì)量是0.5kg.根據(jù)以上數(shù)據(jù)，打B點時，重錘的重力勢能比開始減少了J,這時它的動能是J.（g=9.8m/s2,結(jié)果取三位有效數(shù)AB~~C\字）T r練習1圖S6-5甲是某實驗小組驗證鉤碼和滑塊組成的系統(tǒng)機械能守恒的實驗裝置，圖中的氣墊導(dǎo)軌被水平地固定在實驗臺上.甲 乙（1）實驗中，用螺旋測微器測量遮光條的寬度心測量結(jié)果如圖乙所示，則遮光條的寬度d=mm.（2）實驗時將滑塊從圖示位置由靜止釋放，由光電計時器讀出遮光條通過光電門所用的時間AK鉤碼的質(zhì)量m已用天平測得，為了驗證系統(tǒng)機械能守恒，在本次實驗中還需要測量的物理量有（文字說明并用相應(yīng)的字母表示）.⑶在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，本實驗驗證機械能守恒的關(guān)系式是 （用測量的物理量符號表示）練習2在驗證機械能守恒定律的實驗中，使質(zhì)量為m=200g的重物自由下落，打點計時器在紙帶上打出一系列的點，選取一條符合實驗要求的紙帶如圖9所示.0為紙帶下落的起始點，A、B、C為紙帶上選取的三個連續(xù)點.已知打點計時器每隔T=0.02s打一個點，當?shù)氐闹亓铀俣葹間=9.8m/s2,那么23.23單位:23.23單位:（1）計算（1）計算B點瞬時速度時，甲同學用vB=2g%B,乙同學用品=xAC.其中所選擇方法正確的是B2T.（填“甲”或“乙”）同學.（2）同學丙想根據(jù)紙帶上的測量數(shù)據(jù)進一步計算重物和紙帶下落過程中所受的阻力，為此他計算出紙帶下落的加速度為 m/s2,從而計算出阻力Ff=N.⑶若同學丁不慎將上述紙帶從0A之間扯斷，他僅利用A點之后的紙帶能否實現(xiàn)驗證機械能守恒定律的目的？.（填“能”或“不能”）練習3在驗證機械能守恒定律的實驗中，要從幾條打上點的紙帶中挑選第一、二兩點間的距離接近mm并且點跡清晰的紙帶進行測量.若以v2/2為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出v2/2—h圖線應(yīng)是,而且v2/2—h圖線的斜率等于的數(shù)值，才能驗證機械能守恒定律練習4用如圖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;對紙帶上的點跡進行測量，即可驗證機械能守恒定律。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個打點（圖中未標出），計數(shù)點間的距離如圖乙所示.已知m1=50g、m2=150g,取g=9.8m/s2,①在紙帶上打下記數(shù)點5時的速度v=m/s；②在0?5過程中系統(tǒng)動能的增量44=J,系統(tǒng)勢能的減少量44=J；③若某同學作出v2/2h圖象如圖丙所示，則當?shù)氐闹亓铀俣萭,二m/s2.例3.某探究小組利用氣墊導(dǎo)軌和光電門計時器等裝置（如圖S5-10所示）探究動能定理.他們通過改變滑輪下端的小盤中沙子的質(zhì)量來改變滑塊水平方向的拉力；滑塊上裝有寬為d的擋光片.實驗中，用天平稱出小盤和沙子的總質(zhì)量為m,滑塊（帶擋光片）的質(zhì)量為M,計時器顯示擋光片經(jīng)過光電門1和2的時間分別為△t/△t2.⑴在滿足的條件下，才可以認為小盤和沙子的重力所做的功等于滑塊動能的改變量.⑵實驗中還必須測量的物理量是，試寫出本次探究的原理表達式（用測量量和已知量表示）.

⑶寫出一個減小本實驗誤差的方法：.練習1某實驗小組采用如圖S5-5所示的裝置探究動能定理，小車內(nèi)可放置祛碼.實驗中小車碰到制動裝置時，鉤碼沒有到達地面，打點計時器的工作頻率為50Hz.⑴如圖S5-6所示是實驗中得到的一條紙帶，在紙帶上選擇起始點O及A、B、C、D、E五個計數(shù)點，可獲得各計數(shù)點到O的距離x及對應(yīng)時刻小車的瞬時速度v,如下表所示.請將C點的測量結(jié)果填在表中相應(yīng)位置.工計時器觥帶迄動方向測量點BCDx/cmC點的測量結(jié)果填在表中相應(yīng)位置.工計時器觥帶迄動方向測量點BCDx/cm3.20—7.15v/m,s-10.45—0.54⑵實驗小組根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出了如圖S5-7得的結(jié)論是獲.要驗證動能定理，還需測量的物理量是摩擦刀工和練習2在探究功與速度變化的關(guān)系的實驗中，下列說法中正確的是( )A.長木板要適當傾斜，以平衡小車運動中受到的阻力B.重復(fù)實驗時，雖然用到橡皮筋的條數(shù)不同，但每次應(yīng)使橡皮筋拉伸的長度相同C.利用紙帶上的點計算小車的速度時，應(yīng)選用紙帶上打點最密集的部分進行計算D.利用紙帶上的點計算小車的速度時，應(yīng)選用紙帶上打點最稀疏的部分進行計算練習3某實驗小組用如圖所示的實驗裝置和實驗器材做“探究功與速度變化的關(guān)系”實驗，在實驗中，該小組同學把砂和砂桶的總重力當作小車受到的合外力。帶有定滑輪的長木板 紙帶 接電源帶有定滑輪的長木板 紙帶 接電源(1)為了保證實驗結(jié)果的誤差盡量小，在實驗操作中，下面做法必要的是( ) 。A.實驗前要對裝置進行平衡摩擦力的操作B.實驗操作時要先放小車，后接通電源C.在利用紙帶進行數(shù)據(jù)處理時，所選的兩個研究點離得越近越好D.在實驗過程中要保證砂和砂桶的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量(2)除實驗裝置中的儀器外，還需要的測量儀器有 。(3)如下圖所示，為實驗中打出的一條紙帶，現(xiàn)選取紙帶中的A、B兩點來探究功與速度變化的關(guān)系。已知打點計時器的打點周期為T,重力加速度為g。圖中已經(jīng)標明了要測量的物理量，另外，小車的質(zhì)量為M,砂和砂桶的總質(zhì)量為m。請你以小車為研究對象，把要探究的結(jié)果用題中給出的字母表達出來。作業(yè)1如圖所示，質(zhì)量為m的物體（可視為質(zhì)點）以某一速度從A點沖上傾角為30°的固定斜3面，其運動的加速度為3g，此物體在斜面上上升的最大高度為h，則在這個過程中物體（）3A.重力勢能增加了］mgh B.重力勢能增加了mghC.動能損失了mgh D.機械能損失了2mgh2如圖4所示，在升降機內(nèi)固定一光滑的斜面體，一輕彈簧的一端連在位于斜面體上方的固定木板B上，另一端與質(zhì)量為m b的物塊A相連，彈簧與斜面平行.整個系統(tǒng)由靜止開始加速上 夕盧"升高度h的過程中 （）A.物塊A的重力勢能增加量一定等于mghB.物塊A的動能增加量等于斜面的支持力和彈簧的拉力對其做功的代數(shù)和C.物塊A的機械能增加量等于斜面的支持力和彈簧的拉力對其做功的代數(shù)和D.物塊A和彈簧組成系統(tǒng)的機械能增加量等于斜面對物塊的支持力和B對彈簧的拉力做功的代數(shù)和3利用下圖所示裝置進行驗證機械能守恒定律的實驗時，需要測量重物由靜止開始自由下落到某點時的瞬時速度v和下落高度ho打點計時器［1\一紙帶夾子.重物①某同學利用實驗得到的紙帶，設(shè)計了以下四種測量方案。a.用刻度尺測出物體下落的高度h,并測出下落時間t,通過V=gr，計算出瞬時速度Vob.用刻度尺測出物體下落的高度h,并通過v=、而計算出瞬時速度Voc.根據(jù)做勻變速直線運動時，紙帶上某點的瞬時速度等于這點前后相鄰兩點間的平均速度v,測算出瞬時速度，并通過2gh=V2，計算得出高度hod.用刻度尺測出物體下落的高度h,根據(jù)做勻變速直線運動時紙帶上某點的瞬時速度，等于這點前后相鄰兩點間的平均速度，測算出瞬時速度Vo以上方案中只有一種正確，正確的是 o（填入相應(yīng)的字母序號）②實驗中產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的主要原因是紙帶通過打點計時器的摩擦阻力，使重錘獲得的動能往往它所減小的重力勢能（選填“大于”、“小于”或“等于”）。③如果以V2/2為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出v2/2-h圖線是一條通過坐標原點的傾斜直線，該直線的斜率是 。4.“驗證機械能守恒定律”的實驗可以采用如下圖所示的（甲）或（乙）方案來進行。⑴比較這兩種方案，（填“甲”或“乙”）方案好些，理由是。⑵如圖（丙）是該實驗中得到的一條紙帶，測得每兩個計數(shù)點間的距離如圖所示，已知每兩個計數(shù)點之間的時間間隔T=0.1s。物體運動的加速度a=m/s2（保留兩位有效數(shù)字）；該紙帶是采用（填“甲”或“乙”）實驗方案得到的。⑶圖（?。┦遣捎茫祝┓桨笗r得到的一條紙帶，在計算圖和點速度時，幾位同學分別用5某學習小組探究“合力做功和物體速度變化的關(guān)系”的實驗如圖，圖中小車是在一條橡皮筋作用下彈出，沿木板滑行，這時，橡皮筋對小車做的功記為W.當用2條、3條…，完全相同的橡皮筋并在一起進行第2次、第3次…實驗時，使每次實驗中橡皮筋伸長的長度都保持一致。每次實驗中小車獲得的速度由打點計時器所打的紙帶測出。（1）除了圖中已有的實驗器材外，還需要導(dǎo)線、開關(guān)、刻度尺和電源（填“交流”或“直流”）.（