實驗：驗證機械能守恒課件

實驗：驗證機械能守恒定律實驗：驗證機械能守恒實驗：驗證機械能守恒●誤差分析1．減小測量誤差：一是測下落距離時都從0點量起，一次將各打點對應(yīng)下落高度測量完，二是多測幾次取平均值．2．誤差來源：由于重物和紙帶下落過程中要克服阻力做功，故動能的增加量ΔEk＝mv必定稍小于重力勢能的減少量ΔEp＝mghn，改進辦法是調(diào)整器材的安裝，盡可能地減小阻力．

●注意事項1．打點計時器要豎直：安裝打點計時器時要豎直架穩(wěn)，使其兩限位孔在同一豎直平面內(nèi)以減少摩擦阻力．2．重物密度要大：重物應(yīng)選用質(zhì)量大、體積小、密度大的材料．3．一先一后：應(yīng)先接通電源，讓打點計時器正常工作，后松開紙帶讓重物下落．4．測長度，算速度：某時刻的瞬時速度的計算應(yīng)用vn＝

，不能用vn＝

或vn＝gt來計算.

實驗：驗證機械能守恒教材原型實驗例(2017·天津卷，9(2))如圖所示，打點計時器固定在鐵架臺上，使重物帶動紙帶從靜止開始自由下落，利用此裝置驗證機械能守恒定律．①對于該實驗，下列操作中對減小實驗誤差有利的是________．A．重物選用質(zhì)量和密度較大的金屬錘B．兩限位孔在同一豎直面內(nèi)上下對正C．精確測量出重物的質(zhì)量D．用手托穩(wěn)重物，接通電源后，撤手釋放重物

②某實驗小組利用上述裝置將打點計時器接到50Hz的交流電源上，按正確操作得到了一條完整的紙帶，由于紙帶較長，圖中有部分未畫出，如圖所示，紙帶上各點是打點計時器打出的計時點，其中O點為紙帶上打出的第一個點．重物下落高度應(yīng)從紙帶上計時點間的距離直接測出，利用下列測量值能完成驗證機械能守恒定律的選項有________．A．OA、AD和EG的長度B．OC、BC和CD的長度C．BD、CF和EG的長度D．AC、BD和EG的長度實驗：驗證機械能守恒實驗：驗證機械能守恒【變式訓(xùn)練】(2016·北京卷)利用圖1裝置做“驗證機械能守恒定律”實驗．(1)為驗證機械能是否守恒，需要比較重物下落過程中任意兩點間的________．A．動能變化量與勢能變化量B．速度變化量和勢能變化量C．速度變化量和高度變化量(2)除帶夾子的重物、紙帶、鐵架臺(含鐵夾)、電磁打點計時器、導(dǎo)線及開關(guān)外，在下列器材中，還必須使用的兩種器材是________．A．交流電源B．刻度尺C．天平(含砝碼)

實驗：驗證機械能守恒(3)實驗中，先接通電源，再釋放重物，得到圖2所示的一條紙帶．在紙帶上選取三個連續(xù)打出的點A、B、C，測得它們到起始點O的距離分別為hA、hB、hC.已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，打點計時器打點的周期為T.設(shè)重物的質(zhì)量為m.從打O點到打B點的過程中，重物的重力勢能變化量ΔEp＝________，動能變化量ΔEk＝________.(4)大多數(shù)的實驗結(jié)果顯示，重力勢能的減少量大于動能的增加量，原因____．A．利用公式v＝gt計算重物速度B．利用公式v＝

計算重物速度C．存在空氣阻力和摩擦阻力的影響D．沒有采用多次實驗取平均值的方法實驗：驗證機械能守恒(5)某同學(xué)想用下述方法研究機械能是否守恒：在紙帶上選取多個計數(shù)點，測量它們到起始點O的距離h，計算對應(yīng)計數(shù)點的重物速度v，描繪v2—h圖象，并做如下判斷：若圖象是一條過原點的直線，則重物下落過程中機械能守恒．請你分析論證該同學(xué)的判斷依據(jù)是否正確．

實驗：驗證機械能守恒實驗拓展與創(chuàng)新1．實驗器材、裝置的改進2．速度測量方法的改進由光電門計算速度3．實驗方案的改進利用自由落體運動的閃光照片驗證機械能守恒定律．

實驗：驗證機械能守恒例(2018·蘭州診斷)用如圖所示的氣墊導(dǎo)軌裝置驗證機械能守恒定律，在氣墊導(dǎo)軌上安裝了兩光電門1、2，在滑塊上固定一豎直遮光條，滑塊用細線繞過滑輪與鉤碼相連(1)在調(diào)整氣墊導(dǎo)軌水平時，滑塊不掛鉤碼和細線，接通氣源后，給滑塊一個初速度，使它從軌道右端向左端運動，發(fā)現(xiàn)滑塊通過光電門1的時間小于通過光電門2的時間．下列選項中能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)整導(dǎo)軌水平的措施是_____．A．調(diào)節(jié)P使軌道左端升高一些B．調(diào)節(jié)P使軌道左端降低一些C．遮光條的寬度應(yīng)適當(dāng)大一些D．滑塊的質(zhì)量增大一些

(2)實驗時，測得光電門1、2間的距離為L，遮光條的寬度為d，滑塊和遮光條的總質(zhì)量為M，鉤碼質(zhì)量為m，由數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電門的時間間隔為Δt，則計算滑塊通過光電門速度的表達式為__________，若用v1、v2分別表示通過光電門1、2的速度，則系統(tǒng)機械能守恒成立的表達式為_________________________．

實驗：驗證機械能守恒【變式訓(xùn)練】(2018·遼寧鐵嶺模擬)在驗證機械能守恒定律的實驗中，小明同學(xué)利用傳感器設(shè)計實驗：如圖甲所示，將質(zhì)量為m、直徑為d的金屬小球在一定高度h由靜止釋放，小球正下方固定一紅外線計時器，能自動記錄小球擋住紅外線的時間t0，改變小球下落高度h，進行多次重復(fù)實驗．(1)用螺旋測微器測小球的直徑如圖乙所示，則小球的直徑d＝________mm；(2)為直觀判斷小球下落過程中機械能是否守恒，應(yīng)作下列哪一個圖象(

)A．h－t圖象B．h－1/t圖象C．h－t2圖象D．h－1/t2圖象(3)經(jīng)正確的實驗操作，小明發(fā)現(xiàn)小球動能增加量mv2總是稍小于重力勢能減少量mgh，你認為增加釋放高度h后，兩者的差值會________(選填“增大”“縮小”或“不變”)．

實驗：驗證機械能守恒實驗：驗證機械能守恒隨堂訓(xùn)練·即時鞏固1．(2016·四川卷，8Ⅰ)用如圖所示的裝置測量彈簧的彈性勢能．將彈簧放置在水平氣墊導(dǎo)軌上，左端固定，右端在O點；在O點右側(cè)的B、C位置各安裝一個光電門，計時器(圖中未畫出)與兩個光電門相連．先用米尺測得B、C兩點間距離s，再用帶有遮光片的滑塊壓縮彈簧到某位置A，靜止釋放，計時器顯示遮光片從B到C所用的時間t，用米尺測量A、O之間的距離x.(1)計算滑塊離開彈簧時速度大小的表達式是________．(2)為求出彈簧的彈性勢能，還需要測量________．A．彈簧原長B．當(dāng)?shù)刂亓铀俣菴．滑塊(含遮光片)的質(zhì)量(3)增大A、O之間的距離x，計時器顯示時間t將________．A．增大B．減小C．不變

實驗：驗證機械能守恒實驗：驗證機械能守恒2．為了“驗證機械能守恒定律”，某學(xué)生想到用氣墊導(dǎo)軌和光電門及質(zhì)量為m的小車來進行實驗，如圖所示，他將長為L、原來已調(diào)至水平的氣墊導(dǎo)軌的左端墊高H，在導(dǎo)軌上的兩點處分別安裝光電門A和B，然后將小車從導(dǎo)軌上端釋放，光電門自動記錄小車經(jīng)過A、B光電門時，車上擋光片的擋光時間Δt1、Δt2，用游標(biāo)卡尺測得擋光片寬度為d.(1)要驗證小車在運動過程中機械能守恒，還必須測出_________________________________．(2)本實驗驗證機械能守恒定律的原理式為______________________________(用上面已知測量量和還必須測出的物理量的符號表示)．

實驗：驗證機械能守恒3．(2018·河北衡水中學(xué)期末)在用“落體法”做“驗證機械能守恒定律”的實驗時，小明選擇一條較為滿意的紙帶，如圖甲所示，他舍棄前面密集的點，以O(shè)為起點，從A點開始選取紙帶上連續(xù)點A、B、C、…，測出O到A、B、C、…的距離分別為h1、h2、h3、…，電源的頻率為f.(1)為減小實驗誤差，下列做法正確的是______．A．選用質(zhì)量大、體積小的重錘B．安裝打點計時器時兩限位孔在同一豎直線上C．釋放紙帶前，手應(yīng)提紙帶上端并使紙帶豎直D．重錘下落時手始終提住紙帶上端，保持紙帶豎直(2)小明通過實驗測得數(shù)據(jù)(有阻力的影響)，畫出的v2－h(huán)圖象如圖乙所示．已知直線斜率為k，則當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭_____k/2(填“>”“＝”或“<”)(3)另有四位同學(xué)在圖乙的基礎(chǔ)上，畫出沒有阻力時的v2－h(huán)圖線，并與其比較，其中正確的是________．實驗：驗證機械能守恒

D實驗：驗證機械能守恒

D3.04gh2實驗：驗證機械能守恒

a10.0實驗：驗證機械能守恒

實驗：驗證機械能守恒

x實驗：驗證機械能守恒7.某同學(xué)利用豎直上拋小球的頻閃照片驗證機械能守恒定律.頻閃儀每隔0.05s閃光一次，圖丙中所標(biāo)數(shù)據(jù)為實際距離，該同學(xué)通過計算得到不同時刻的速度如下表(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)：①由頻閃照片上的數(shù)據(jù)計算t5時刻小球的速度v5=______m/s．

②從t2到t5時間內(nèi)，重力勢能增量△Ep=______J，動能減少量△Ek=______J.

③在誤差允許的范圍內(nèi)，若△Ep與△Ek近似相等，從而驗證了機械能守恒定律.由上述計算得△Ep______△Ek(選填“>”“<”或“=”)，造成這種結(jié)果的主要原因是______．

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等于等于守恒小于實驗：驗證機械能守恒9.探究小組利用傳感器研究小球在擺動過程中的機械能守恒規(guī)律，實驗裝置如圖所示.在懸點處裝有拉力傳感器，可記錄小球在擺動過程中各時刻的拉力值.實驗過程如下：

(1)測量__________________________________；(物理量、符號)

(2)將小球拉離平衡位置某一高度h處無初速度釋放，在傳感器采集的數(shù)據(jù)中提取最大值為F，小球擺到最低點時的動能表達式為______________________(用上面給定物理量的符號表示)；

(3)改變高度h，重復(fù)上述過程，獲取多組擺動高度h與對應(yīng)過程的拉力最大值F的數(shù)據(jù)，在F-h坐標(biāo)系中描點連線，通過描點連線，發(fā)現(xiàn)h