實(shí)驗(yàn)六驗(yàn)證機(jī)械行業(yè)能守恒定律課件

實(shí)驗(yàn)六驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹框?yàn)證機(jī)械能守恒定律．【實(shí)驗(yàn)原理】1．在只有重力做功的自由落體運(yùn)動(dòng)中，物體的重力勢(shì)能和動(dòng)能互相轉(zhuǎn)化，但總的機(jī)械能保持不變．若物體某時(shí)刻瞬時(shí)速度為v，下落高度為h，則重力勢(shì)能的減少量為mgh，動(dòng)能的增加量為mv2，看它們?cè)趯?shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)是否相等，若相等則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律．抓綱扣本·落實(shí)基礎(chǔ)【實(shí)驗(yàn)器材】鐵架臺(tái)(含鐵夾)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，學(xué)生電源，紙帶，復(fù)寫(xiě)紙，導(dǎo)線，毫米刻度尺，重物(帶紙帶夾)．【實(shí)驗(yàn)過(guò)程】一、實(shí)驗(yàn)步驟1．安裝置：按圖實(shí)Ⅵ－2所示將檢查、調(diào)整好的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器豎直固定在鐵架臺(tái)上，接好電路．2．打紙帶：將紙帶的一端用夾子固定在重物上，另一端穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，用手提著紙帶使重物靜止在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的地方．先接通電源，后松開(kāi)紙帶，讓重物帶著紙帶自由下落．更換紙帶重復(fù)做3次～5次實(shí)驗(yàn)．【誤差分析】1．本實(shí)驗(yàn)中因重物和紙帶在下落過(guò)程中要克服各種阻力(空氣阻力、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器阻力)做功，故動(dòng)能的增加量ΔEk稍小于重力勢(shì)能的減少量ΔEp，即ΔEk＜ΔEp，這屬于系統(tǒng)誤差．改進(jìn)的辦法是調(diào)整器材的安裝，盡可能地減小阻力．2．本實(shí)驗(yàn)的另一個(gè)誤差來(lái)源于長(zhǎng)度的測(cè)量，屬偶然誤差．減小誤差的方法是測(cè)下落距離時(shí)都從0點(diǎn)量起，一次將各打點(diǎn)對(duì)應(yīng)的下落高度測(cè)量完，或者多次測(cè)量取平均值．［例1］在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)利用圖實(shí)Ⅵ－3甲中器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，正確地完成實(shí)驗(yàn)操作后，得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，如圖乙所示．在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中，某同學(xué)取A、B兩點(diǎn)來(lái)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02s打一個(gè)點(diǎn)，圖中測(cè)量結(jié)果記錄在下面的表格中．剖題探法·突破考點(diǎn)考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理及誤差分析(1)觀察紙帶，可知連接重物的夾子應(yīng)夾在紙帶的________端(選填“左”或“右”)；(2)將表格中未填項(xiàng)目填寫(xiě)完整；(3)若重物和夾子的總質(zhì)量為0.6kg，那么在AB運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，動(dòng)能的增加量為_(kāi)_______J，重力勢(shì)能的減少量為_(kāi)_______J.(4)實(shí)驗(yàn)中誤差產(chǎn)生的原因有_______________________________________________．(寫(xiě)出兩個(gè)原因即可)項(xiàng)目x1/cmA點(diǎn)瞬時(shí)速度/(m·s－1)x2/cmB點(diǎn)瞬時(shí)速度/(m·s－1)A、B兩點(diǎn)間距離/cm數(shù)據(jù)3.920.9812.8049.00[答案]

(1)左(2)3.20

(3)2.78

2.94

(4)見(jiàn)解析［例2］(2013·長(zhǎng)春模擬)某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖實(shí)Ⅵ－4所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)驗(yàn)證鉤碼和滑塊所組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒．考點(diǎn)二創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)(1)如圖實(shí)Ⅵ－5所示，用游標(biāo)卡尺測(cè)得遮光條的寬度d＝________mm；實(shí)驗(yàn)時(shí)將滑塊從圖示位置由靜止釋放，由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間Δt＝1.2×10－2s，則滑塊經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)的瞬時(shí)速度為_(kāi)_______m/s.在本次實(shí)驗(yàn)中還需要測(cè)量的物理量有：鉤碼的質(zhì)量m、________和________(文字說(shuō)明并用相應(yīng)的字母表示)．(2)本實(shí)驗(yàn)通過(guò)比較________和________在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)相等(用測(cè)量的物理量符號(hào)表示)，從而驗(yàn)證了系統(tǒng)的機(jī)械能守恒．[解題感悟]本實(shí)驗(yàn)為一驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)．要求根據(jù)要驗(yàn)證的物理規(guī)律設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程、選擇需要測(cè)定的物理量，這也是實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的根本所在．但“萬(wàn)變不離其宗”，科學(xué)、合理地計(jì)算出過(guò)程動(dòng)能和勢(shì)能的變化量再進(jìn)行比較，是實(shí)驗(yàn)的是終目的．

1．(2013·太原調(diào)研)一位同學(xué)做“用自由落體運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)．(1)現(xiàn)有下列器材可供選擇：鐵架臺(tái)、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及復(fù)寫(xiě)紙、紙帶若干、4～6V低壓交流電源、天平、秒表、導(dǎo)線、電鍵、重錘．其中不必要的器材是：______________；缺少的器材是________________．達(dá)標(biāo)訓(xùn)練·技能過(guò)關(guān)(2)根據(jù)紙帶算出相關(guān)各點(diǎn)的速度v，量出下落的距離h，以v2/2為縱軸，以h為橫軸畫(huà)出的圖線應(yīng)是圖實(shí)Ⅵ－6中的________．答案

(1)天平、秒表毫米刻度尺(2)C2．(2012·南寧統(tǒng)考)某同學(xué)利用如圖實(shí)Ⅵ－7甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．該同學(xué)經(jīng)正確操作得到打點(diǎn)紙帶，在紙帶后段每?jī)蓚€(gè)計(jì)時(shí)間隔取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，依次為1、2、3、4、5、6、7，測(cè)量各計(jì)數(shù)點(diǎn)到第一個(gè)打點(diǎn)的距離h，并正確求出打相應(yīng)點(diǎn)時(shí)的速度v.各計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)見(jiàn)下表．(1)請(qǐng)?jiān)趫D實(shí)Ⅵ－7乙所示坐標(biāo)中，描點(diǎn)作出v2－h(huán)圖線；由圖線可知，重錘下落的加速度g′＝________m/s2(保留三位有效數(shù)字)；(2)若當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝9.80m/s2，根據(jù)作出的圖線，能粗略驗(yàn)證自由下落的重錘機(jī)械能守恒的依據(jù)是________________．答案

(1)如圖所示9.75(9.69～9.79均可)

(2)g′與g基本相等3．(2013·湖南十二校聯(lián)考)某同學(xué)利用豎直上拋小球的頻閃照片驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．頻閃儀每隔0.05s閃光一次，圖實(shí)Ⅵ－8中所標(biāo)數(shù)據(jù)為實(shí)際距離，該同學(xué)通過(guò)計(jì)算得到不同時(shí)刻的速度如下表(當(dāng)?shù)刂亓铀俣热?.8m/s2，小球質(zhì)量m＝0.2kg，結(jié)果保留三位有效數(shù)字)：時(shí)刻t2t3t4t5速度(m/s)5.595.084.58(1)由頻閃照片上的數(shù)據(jù)計(jì)算t5時(shí)刻小球的速度v5＝________m/s.(2)從t2到t5時(shí)間內(nèi)，重力勢(shì)能增加量ΔEp＝______J，動(dòng)能減少量ΔEk＝________J.(3)在誤差允許的范圍內(nèi)，若ΔEp與ΔEk近似相等，從而驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律．由上述計(jì)算得ΔEp________ΔEk(選填“＞”“＜”或“＝”)，造成這種結(jié)果的主要原因是______________．答案

(1)4.08

(2)1.42

1.46(3)＜原因見(jiàn)解析4．用如圖實(shí)Ⅵ－9所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．實(shí)驗(yàn)所用的電源為學(xué)生電源，有輸出電壓為6V的交流電和直流電兩種．重物從高處由靜止開(kāi)始下落，重物拖著的紙帶上有打出的一系列點(diǎn)，對(duì)紙帶上的點(diǎn)痕進(jìn)行測(cè)量，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．(1)下面列舉了該實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟：A．按照?qǐng)D實(shí)Ⅵ－9所示的裝置安裝器件；B．將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的“直流輸出”上；C．用天平測(cè)出重物的質(zhì)量；D．先釋放紙帶，后接通電源；E．測(cè)量紙帶上某些點(diǎn)間的距離；F．根據(jù)測(cè)量的結(jié)果計(jì)算重物下落過(guò)程減少的重力勢(shì)能是否等于增加的動(dòng)能．其中沒(méi)有必要進(jìn)行的步驟是________，操作不當(dāng)?shù)牟襟E是________．(2)利用這個(gè)裝置也可以測(cè)量重物下落的加速度a的數(shù)值．根據(jù)打出的紙帶，選取紙帶上的連續(xù)的五個(gè)點(diǎn)A、B、C、D、E，測(cè)出各點(diǎn)之間的距離如圖實(shí)Ⅵ－10所示．使用交流電的頻率為f，則計(jì)算重物下落的加速度的表達(dá)式a＝________.(用x1、x2、x3、x4及f表示)(3)在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，重物減小的重力勢(shì)能總是大于重物增加的動(dòng)能，其主要原因是重物和紙帶下落過(guò)程中存在阻力作用，可以通過(guò)該實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)阻力的大?。粢阎?dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，還需要測(cè)量的物理量是________．試用這些物理量和紙帶上的數(shù)據(jù)符號(hào)表示重物和紙帶在下落的過(guò)程中受到的平均阻力大小Ff＝________.解析

(1)步驟B是錯(cuò)誤的，應(yīng)該接到電源的“交流輸出”端；步驟C不必要，因?yàn)楦鶕?jù)測(cè)量原理，重物的動(dòng)能和勢(shì)能中都包含了質(zhì)量m，可以約去；步驟D是錯(cuò)誤的，應(yīng)該先接通電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放紙帶．5．(2013·蘇北四星級(jí)高中聯(lián)考)用如圖實(shí)Ⅵ－11所示裝置驗(yàn)證m1、m2組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒．m2從高處由靜止開(kāi)始下落，m1上拖著的紙帶打出一系列的點(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．圖實(shí)Ⅵ－12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)間的距離如圖所示．已知m1＝50g、m2＝150g(g取9.8m/s2，所有結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)．(1)在紙帶上打下計(jì)數(shù)點(diǎn)5時(shí)的速度v5＝________m/s；

(2)在打點(diǎn)0～5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；答案

(1)2.40

(2)0.576

0.588

(3)9.70樹(shù)立質(zhì)量法制觀念、提高全員質(zhì)量意識(shí)。7月-237月-23Monday,July17,2023人生得意須盡歡，莫使金樽空對(duì)月。01:27:2201:27:2201:277/17/20231:27:22AM安全象只弓，不拉它就松，要想保安全，常把弓弦繃。7月-2301:27:2201:27Jul-2317-Jul-23加強(qiáng)交通建設(shè)管理，確保工程建設(shè)質(zhì)量。01:27:2201:27:2201:27Monday,July17,2023安全在于心細(xì)，事故出在麻痹。7月-237月-2301:27:2201:27:22July17,2023踏實(shí)肯干，努力奮斗。2023年7月17日1:27上午7月-237月-23追求至善憑技術(shù)開(kāi)拓市場(chǎng)，憑管理增創(chuàng)效益，憑服務(wù)樹(shù)立形象。17七月20231:27:22上午01:27:227月-23嚴(yán)格把控質(zhì)量關(guān)，讓生產(chǎn)更加有保障。七月231:27上午7月-2301:27July17,2023作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)記得牢，駕輕就熟除煩惱。2023/7/171:27:2201:27:2217July2023好的事情馬上就會(huì)到來(lái)，一切都是最好的安排。1:27:22上午1:27上午01:27:227月-23一馬當(dāng)先，全員舉績(jī)，梅開(kāi)二度，業(yè)績(jī)保底。7月-237月-2301:2701:27:2201:27:22Jul-23牢記安全之責(zé)，善謀安全之策，力務(wù)安全之實(shí)。2023/7/171:27:22Monday,July17,2023相信相信得力量。7月-232023/7/171:27:227月-23謝謝大家！踏實(shí)，奮斗，堅(jiān)持，專(zhuān)業(yè)，努力成就未來(lái)。7月-237月-23Monday,July17,2023弄虛作假要不得，踏實(shí)肯干第一名。01:27:2201:27:2201:277/17/20231:27:22AM安全象只弓，不拉它就松，要想保安全，常把弓弦繃。7月-2301:27:2201:27Jul-2317-Jul-23重于泰山，輕于鴻毛。01:27:2201:27:2201:27Monday,July17,2023不可麻痹大意，要防微杜漸。7月-237月-2301:27:2201:27:22July17,2023加強(qiáng)自身建設(shè)，增強(qiáng)個(gè)人的休養(yǎng)。2023年7月17日1:27上午7月-237月-23追求卓越，讓自己更好，向上而生。17七月20231:27:22上午01:27:227月-23嚴(yán)格把控質(zhì)量關(guān)，讓生產(chǎn)更加有保障。七月231:27上午7月-2301:27July17,2023重規(guī)矩，嚴(yán)要求，