高考物理一轮复习 第5章 机械能 实验6 验证机械能守恒定律课件 新人教版必修

物 理 人 教 版 精精 准准 高高 考考 第五章 机械能 必 修 二 实验六 验证机械能守恒定律 1 基础知识梳 理 2 核心考点突 破 3 2年高考模 拟 基础知识梳理 三、实验器材 铁架台(带铁夹)，打点计时器，重锤(带纸带夹子)，纸带 数条，复写纸片，导线，毫米刻度尺。除了上述器材外 ，还必须有学生电源(交流46V)。 四、实验步骤 1按方法2把打点计时器安装在铁架台上，用导线把打 点计时器与学生电源连接好。 2把纸带的一端在重锤上用夹子固定好，另一端穿过打 点计时器限位孔，用手竖直提起纸带使重锤停靠在打点 计时器附近。 3接通电源，松开纸带，让重锤自由下落。 五、注意事项 1打点计时器安装时，必须使两纸带限位孔在同一竖直 线上，以减小摩擦阻力。 2实验时，需保持提纸带的手不动，待接通电源、让打 点计时器工作正常后才松开纸带让重锤下落，以保证第 一个点是一个清晰的小点。 3选用纸带时应尽量挑第一、二点间接近2mm的纸带。 4测量下落高度时，都必须从起始点算起，不能搞错， 为了减小测量值h时的相对误差，选取的各个计数点要离 起始点远一些，纸带也不宜过长，有效长度可在60cm 80cm以内。 5因不需要知道动能和势能的具体数值，所以不需要测 量重物的质量。 六、误差分析 1测量长度时会存在偶然误差，所以测长度时要多测几 次，取平均值即可减小此误差。 2由于本实验中有纸带与限位孔间的摩擦力(主要因素) 和空气阻力(次要因素)的影响，这是系统误差，它使增加 的动能少于减小的重力势能，要减小影响，采用增加重 锤质量的办法，因为当重锤的重力远大于阻力时，可忽 略阻力的影响。 3为了减小相对误差，选取的计数点最好离第一个点远 一些。 4若第一、第二两点间的距离小于2mm，则这两点间的 时间间隔不到0.02s或阻力过大。 核心考点突破 实验原理与数据处理 (1)在纸带上打下计数点5时的速度v5 _m/s； 纸带与限位孔间有摩擦空气阻力、测量长度时 读数有误差 9.70 2.40 0.576 0.588 类题演练 1 重锤未紧靠打点计时器/重锤与地面的距离太小 释放时手应该抓住纸带的上端并使纸带竖直 (2)小张在改正之后，得到一条点迹清晰的纸带，但由于 粗心大意弄断了纸带，只留下如图乙所示的一部分，她 认为仍旧可以利用重力势能的变化量和动能变化量是否 相等的思路来验证。具体如下：用天平称量得到重锤质 量m0.3kg，重力加速度g9.8m/s2，打点计时器工作频 率为50Hz，取纸带上打A点时重锤所在的位置为零高度， 分别计算得出B、C、D、E、F各点到A点的距离作为高度 h填入下述表格中，并进行相关的处理得出表格中的其他 数据，小张发现数据处理的结果显示机械能明显不守恒 ，试提出帮小张解决这个问题的建议： _ _。 B、C、D、E、F各点的势能均为负值，应该有EEkEp (3)在找到原因并改正后，求出表格中E点速度v _m/s，机械能E_J。(保留三位小数) ABCDEF x/mm10.023.039.960.785.4 114.0 h/mm013.029.950.7 Ep/J0.038 0.088 0.149 v/(ms1)0.748 0.943 1.134 Ek/J0.084 0.133 0.194 E/J0.122 0.221 0.343 1.333 0.045 实验方案与器材的改进 1通过小球自由落体运动的闪光照片验 证机械能守恒。 2由系统动能、重力势能的变化验证机 械能守恒，所用实验器材：光电门、气垫导 轨。 实验拓展与创新 (1)实验步骤： 将气垫导轨放在水平面上，桌面高度不低于1m，将导 轨调至水平； 用游标卡尺测量挡光条的宽度为l9.30mm； 由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离s _ _cm； 将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动时，释 放滑块，要求砝码落地前挡光条已能过光电门2； 从数字计时器(图中未画出)上分别读出挡光条通过光电 门1和光电门2所用的时间t1和t2； 用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝 码的总质量m。 60.00(答案在59.9660.04 之间的也可) (2)用表示直接测量量的字母写出下列所示物理量的表 达式； 滑块通过光电门1和光电门2的瞬时速度分别为v1 _和v2_。 当滑块通过光电门1和光电门2时，系统(包括滑块、 挡光条、托盘和砝码)的总动能分别为Ek1 _和Ek2_。 在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势 能的减少量Ep_(重力加速度为g)。 (3)如果Ep_，则可认为验证了机械能守 恒定律。 mgs Ek2Ek1 解题探究：光电门、气垫导轨在实验中 起什么作用？ 答案：利用光电门测滑块的瞬时速度， 气垫导轨代替长木板，减小阻力对实验结果 的影响。 类题演练 2 (1)实验前，接通气源，将滑块(不挂钩码)置于气垫导轨上，轻推滑 块，当图乙中的t1_t2(填“”“”或“”)时，说明气垫导轨已经 水平。 (2)用游标卡尺测遮光条宽度d，测量结果如图丙所示，则d _mm。 (3)滑块P用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与钩码Q相连，钩码Q的 质量为m。将滑块P由图甲所示位置释放，通过计算机得到的图象如 图乙所示，若t1、t2和d已知，要验证