實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律

關(guān)于實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律

誤差分析1．減小測量誤差：一是測下落距離時(shí)都從0點(diǎn)量起，一次將各打點(diǎn)對(duì)應(yīng)下落高度測量完，二是多測幾次取平均值。第2頁,共24頁，2024年2月25日，星期天

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(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作，后松開紙帶讓重物下落。第3頁,共24頁，2024年2月25日，星期天熱點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理及數(shù)據(jù)處理【例1】在進(jìn)行“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中：圖1第4頁,共24頁，2024年2月25日，星期天(1)兩實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)分別采用了如圖1甲和乙所示的裝置，采用兩種不同的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。①在圖甲中，下落物體應(yīng)選擇密度________(選填“大”或“小”)的重物；在圖乙中，兩個(gè)重物的質(zhì)量關(guān)系是m1________m2(選填“＞”、“＝”、“＜”)；②采用圖乙的方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，還需要的實(shí)驗(yàn)器材有交流電源，刻度尺和________；③比較兩種實(shí)驗(yàn)方案，你認(rèn)為圖________(選填“甲”或“乙”)所示實(shí)驗(yàn)方案更合理，理由是__________________________。第5頁,共24頁，2024年2月25日，星期天(2)有一同學(xué)采用了圖甲所示的方案，選出一條紙帶如圖2所示，其中O點(diǎn)為起始點(diǎn)，A、B、C為三個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通以50Hz交流電，在計(jì)數(shù)點(diǎn)A和B之間、B和C之間還各有一個(gè)點(diǎn)，重物的質(zhì)量為0.5kg，g取9.8m/s2。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，打B點(diǎn)時(shí)重物的重力勢能比開始下落時(shí)減少了________J，這時(shí)它的動(dòng)能是________J，根據(jù)上面這兩個(gè)數(shù)據(jù)你能得到的結(jié)論是：__________。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)圖2第6頁,共24頁，2024年2月25日，星期天答案

(1)①大＞②天平③甲圖乙中還受到細(xì)線與滑輪的阻力的影響(2)0.867

0.852在誤差允許的范圍內(nèi)，重物下落時(shí)機(jī)械能守恒第7頁,共24頁，2024年2月25日，星期天數(shù)據(jù)處理的方法第8頁,共24頁，2024年2月25日，星期天【變式訓(xùn)練】1．(2014·南京模擬)某實(shí)驗(yàn)小組在做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)中，提出了如圖3所示的甲、乙兩種方案：甲方案為用自由落體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，乙方案為用小車在斜面上下滑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。圖3第9頁,共24頁，2024年2月25日，星期天(1)組內(nèi)同學(xué)對(duì)兩種方案進(jìn)行了深入的討論分析，最終確定了一個(gè)大家認(rèn)為誤差相對(duì)較小的方案，你認(rèn)為該小組選擇的方案是________，理由是____________________________。(2)若該小組采用圖甲的裝置打出了一條紙帶如圖4所示，相鄰兩點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.02s，請(qǐng)根據(jù)紙帶計(jì)算出B點(diǎn)的速度大小________m/s(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。圖4第10頁,共24頁，2024年2月25日，星期天(3)該小組內(nèi)同學(xué)們根據(jù)紙帶算出了相應(yīng)點(diǎn)的速度，作出v2－h(huán)圖線如圖5所示，請(qǐng)根據(jù)圖線計(jì)算出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝________m/s2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。圖5第11頁,共24頁，2024年2月25日，星期天答案

(1)甲采用乙圖實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于小車和斜面間存在摩擦力的作用，且不能忽略，所以小車在下滑過程中機(jī)械能不守恒，故乙圖不能用來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律(2)1.37

(3)9.7或9.8第12頁,共24頁，2024年2月25日，星期天熱點(diǎn)二拓展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)預(yù)測高考命題視角

以本實(shí)驗(yàn)為背景，通過改變實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)置題目，不脫離教材而又不拘泥教材，體現(xiàn)開放性、探究性等特點(diǎn)。第13頁,共24頁，2024年2月25日，星期天視角1實(shí)驗(yàn)器材的改進(jìn)

①由系統(tǒng)動(dòng)能、重力勢能的變化驗(yàn)證機(jī)械能守恒，所用實(shí)驗(yàn)器材：光電門、氣墊導(dǎo)軌。

②通過小球自由落體運(yùn)動(dòng)的閃光照片驗(yàn)證機(jī)械能守恒。視角2實(shí)驗(yàn)原理的遷移【例2】某同學(xué)利用如圖6所示的裝置來驗(yàn)證由小車與鉤碼組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒第14頁,共24頁，2024年2月25日，星期天圖6第15頁,共24頁，2024年2月25日，星期天(1)現(xiàn)提供如下器材：A．小車B．鉤碼C．一端帶滑輪的長木板D．細(xì)繩E．電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器F．紙帶G．毫米刻度尺H．游標(biāo)卡尺I．低壓交流電源J．220V交流電源實(shí)驗(yàn)中不需要的器材是________(填寫器材前的字母)，還需要的器材是________。(2)為盡可能消除摩擦力對(duì)本實(shí)驗(yàn)的影響，使驗(yàn)證結(jié)果盡可能準(zhǔn)確，則小車質(zhì)量M和鉤碼質(zhì)量m的關(guān)系應(yīng)該滿足________。第16頁,共24頁，2024年2月25日，星期天(3)小明和小軍同學(xué)在做該實(shí)驗(yàn)時(shí)，小明認(rèn)為只要采用平衡摩擦力的方法將摩擦力平衡掉就可以了，無須滿足(2)問中小車質(zhì)量M和鉤碼質(zhì)量m的關(guān)系，而小軍卻否認(rèn)小明的看法，你認(rèn)為小明的看法________(選填“正確”或“不正確”)，理由是________________________________________________________________________。(4)兩位同學(xué)統(tǒng)一觀點(diǎn)后完成實(shí)驗(yàn)，得到一條紙帶，去掉前面比較密集的點(diǎn)，選擇點(diǎn)跡清晰且便于測量的連續(xù)7個(gè)點(diǎn)(標(biāo)號(hào)為0～6)，測出相關(guān)距離如圖7所示，要驗(yàn)證在第2點(diǎn)與第5點(diǎn)時(shí)系統(tǒng)的機(jī)械能相等，則應(yīng)滿足關(guān)系式________________(設(shè)小車質(zhì)量M，鉤碼質(zhì)量m，打點(diǎn)周期為T)。第17頁,共24頁，2024年2月25日，星期天圖7第18頁,共24頁，2024年2月25日，星期天解析

(1)實(shí)驗(yàn)不需要游標(biāo)卡尺，距離由刻度尺測量，電火花計(jì)時(shí)器直接使用220V交流電源，不需要低壓交流電源，不需要的器材是H、I。還需要天平測量鉤碼和小車的質(zhì)量。(2)為盡可能消除摩擦力對(duì)本實(shí)驗(yàn)的影響，使驗(yàn)證結(jié)果盡可能準(zhǔn)確，則小車質(zhì)量M和鉤碼質(zhì)量m的關(guān)系應(yīng)該滿足M?m，這樣能使摩擦力做的功相對(duì)少些，以減小機(jī)械能的損失。(3)小明的看法不正確，因?yàn)槠胶饽Σ亮螅Σ亮€做負(fù)功，系統(tǒng)機(jī)械能不守恒。第19頁,共24頁，2024年2月25日，星期天第20頁,共24頁，2024年2月25日，星期天【變式訓(xùn)練】2．某同學(xué)利用如圖8所示的氣墊導(dǎo)軌裝置驗(yàn)證系統(tǒng)機(jī)械能守恒定律。在氣墊導(dǎo)軌上安裝了兩光電門1、2，滑塊上固定一遮光條，滑塊用細(xì)線繞過輕質(zhì)定滑輪與鉤碼相連。圖8第21頁,共24頁，2024年2月25日，星期天(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)要調(diào)整氣墊導(dǎo)軌水平。不掛鉤碼和細(xì)線，接通氣源，如果滑塊______________________________________________________________________________________________________，則表示氣墊導(dǎo)軌調(diào)整至水平狀態(tài)。(2)不掛鉤碼和細(xì)線，接通氣源，滑塊從軌道右端向左運(yùn)動(dòng)的過程中，發(fā)現(xiàn)滑塊通過光電門1的時(shí)間小于通過光電門2的時(shí)間。實(shí)施下列措施能夠讓導(dǎo)軌水平的是________。A．調(diào)節(jié)P使軌道左端升高一些B．調(diào)節(jié)Q使軌道右端降低一些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E．氣源的供氣量增大一些第22頁,共24頁，2024年2月25日，星期天(3)實(shí)驗(yàn)時(shí)，測出光電門1、2間的距離L，遮光條的寬度d，滑塊和遮光條的總質(zhì)量M，鉤碼質(zhì)量m。由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過光電門1、2的時(shí)間t1、t2，則系統(tǒng)機(jī)械能守恒成立的表達(dá)式是___________________________________________________。解析滑塊從軌道右端向左運(yùn)動(dòng)的過程中，發(fā)現(xiàn)滑塊通過光電門1