高考物理一轮总复习 专题五 实验六 验证机械能守恒定律课件 新人教版.ppt

实验六 验证机械能守恒定律,实验准备,实验原理,重力势能,动能,在只有重力做功的自由落体运动中，物体的_和 _互相转化，但总的机械能守恒，若物体某时刻速度为,故只需借助打点计时器，通过纸带测出重物某时刻的 _和该时刻的_，即可验证机械能,是否守恒.,下落高度 h,瞬时速度 v,实验器材 铁架台(带铁夹)，打点计时器，重锤(带纸带夹子)，纸带几 条，复写纸片，导线，刻度尺，学生电源.,图 S6-1,实验过程,实验步骤,打点计时器,学生电源,(1)按如图 S6-2 所示把打点计时器安装在铁架台上，用导线 把_与_连接好. 图 S6-2,(2)把纸带的一端用夹子固定在重锤上，另一端穿过打点计 时器_，用手竖直提起纸带使重锤停靠在_,附近.,限位孔,打点计时器,(3)先接通电源，后释放重锤并带着纸带自由下落. (4)重复几次，得到 35 条打好点的纸带. (5)在打好点的纸带中挑选点迹清晰的一条，在起点标上 O， 以后各点依次标上 1、2、3、4用刻度尺测出对应下落高度 h1、 h2、h3、h4,(7)计算各点对应的重力势能的减少量_ 和动能,增加量_，并进行比较.,mghn,实验结论 做自由落体运动的物体机械能守恒或仅在重力作用下物 体机械能守恒.,【基础检测】 1.实验时，发现重锤减少的重力势能总是大于重锤增加的,动能，造成这种现象的主要原因是(,),A.选用的重锤质量过大 B.选用的重锤质量过小 C.空气对重锤的阻力和打点计时器对纸带的阻力影响过大 D.实验操作不细致，实验数据测量不准确 答案：C,2.(多选)利用打点计时器所得的纸带如图 S6-3 所示，A、B、 C是计数点，相邻计数点对应的时间间隔是 T，对应的距离依 次是s1、s2、s3，下列计算打下D点时的瞬时速度表达式，正,确的有(,),图 S6-3,解析：在匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于这 段时间内的平均速度，D 点既是CE 的中间时刻，也是BF 的中 间时刻，故 A、D 选项正确.,答案：AD,考点1,实验原理和操作,重点归纳 1.实验中打点计时器的安装，两纸带限位孔必须在同一竖 直线上，以减小摩擦阻力. 2.实验时，必须先接通电源，让打点计时器工作正常后再 释放纸带，让重锤下落. 3.打点计时器必须接低压交流电源. 4.重锤的选择应是质量较大，从而使重力远大于下落过程 中所受的阻力，实现减小实验误差的目的.,5.选用纸带时尽量挑选第 1、2 点间距离接近 2 mm 的纸带. 6.测量下落高度时，都必须从起始点算起.只进行一次零刻 度对齐，读出各点高度，减小测量的相对误差，选取的各个计 数点要离起始点较远，但纸带也不宜过长，有效长度可在 60 80 cm 内.,质量.,典例剖析,例 1：关于“验证机械能守恒定律”的实验，下面列出一,些实验步骤：,A.用天平称出重物和夹子的质量 B.将重物系在夹子上,C.将纸带穿过打点计时器，上端用手提着，下端夹在系有 重物的夹子上，再把纸带向上拉，让夹子静止在靠近打点计时 器处,D.把打点计时器接在学生电源的交流输出端，把输出电压,调至 6 V(电源暂不接通),E.把打点计时器用铁夹固定到放在桌边的铁架台上，使两,个限位孔在同一竖直线上,F.在纸带上选取几个点，进行测量并记录数据 G.用秒表测出重物下落的时间,H.接通电源，待打点计时器工作稳定后释放纸带 I.切断电源,J.更换纸带，重新进行两次实验 K.在三条纸带中选出较好的一条,L.进行计算，得出结论，完成实验报告 M.拆下导线，整理器材,对于以上的实验步骤，不必要的有；则正确步骤的合理顺,序是.(填写代表字母),思维点拨：熟悉实验的操作步骤及每一步操作的作用.,可知，质量m可以约去，故可不用测量质量；打点计时器本来 就是计时仪器，故不用秒表计时.,答案：AG EDBCHIJKFLM,备考策略：高考中也经常出现对该实验的基本原理和步骤 的考查，熟悉本实验的原理和操作步骤是解题的关键.这里要注 意的是，实验中不能将物体下落的加速度当做本地重力加速度.,【考点练透】,1.(2016 年湖北龙泉中学、宜昌一中联考)如图 S6-4 所示为 验证机械能守恒定律的实验装置示意图.现有的器材为：带铁夹 的铁架台、打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、天平.回答下列 问题.,图 S6-4,(1)为完成此实验，除了所给的器材，还需要的器材是,_.,A.螺旋测微器 B.秒表,C.多用电表 D.交流电源,(2)利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度 a 的数值. 根据打出的纸带，选取纸带上连续的五个点 A、B、C、D、E， 测出各点之间的距离如图 S6-5 所示.使用交流电的频率为 f，则 计算重锤下落的加速度的表达式 a_ (用x1、x2、x3、x4及f表示). 图 S6-5,答案：(1)D,2.(2015 年广西南宁模拟)用如图 S6-6 甲所示的装置“验证 机械能守恒定律”.,甲,乙,图S6-6,(1)下列物理量需要测量的是_，通过计算得到的是,_(两空均填写代号).,A.重锤质量,B.重力加速度,C.重锤下落的高度,D.与下落高度对应的重锤的瞬时速度,(2)设重锤质量为 m、打点计时器的打点周期为 T、重力加 速度为g.图乙是实验得到的一条纸带，A、B、C、D、E为相邻 的连续点.根据测得的s1、s2、s3、s4写出重锤由B点到D点势能 减少量的表达式_ ，动能增加量的表达式,_.,解析：(1)实验中需要直接测量的是重锤下落的高度，通过 计算得到的是与下落高度相对应的重锤的瞬时速度. (2)重锤重力势能的减少量为mg(s3s1)，,纸带数据的处理和误差分析,考点2 重点归纳,5.因重物和纸带在下落过程中要克服各种阻力(如空气阻力、打点计时器摩擦力)做功，故动能的增加量Ek稍小于重力势能的减少量Ep，即EkEp，从而产生误差.改进的办法是调整器材的安装，尽可能地减小阻力.,典例剖析,例 2：(2016 年重庆第一中学月考)(1)关于“验证机械能守,恒定律”的实验中，以下说法中正确的是_.,A.实验时需要称出重物的质量,B.实验中摩擦是不可避免的，因此纸带越短越好，因为纸,带越短，克服摩擦做的功就少，误差就小,C.纸带上打下的第 1、2 点间距超过 2 mm，则无论怎样处,理数据，实验误差都会很大,D.实验处理数据时，可直接利用打下的实际点迹，而不必,采用“计数点”的方法,(2)若正确地操作完成实验，正确地选出纸带进行测量，量 得连续三点 A、B、C 到第一个点 O 的距离如图 S6-7 所示(相邻 计数点时间间隔为 0.02 s)，当地重力加速度的值为 9.8 m/s2，那 么(计算结果均保留两位有效数字)：,图 S6-7,纸带的_(填“左”或“右”)端与重物相连. 打下计数点 B 时，重物的速度_m/s.,在从起点 O 到打下计数点 B 的过程中，测得重物重力势 能的减少量略大于动能的增加量，这是因为_. 解析：(1)实验时动能的增加量与重力势能的减小量，均含 有质量，因此不需称出重物的质量，故 A 错误；实验中摩擦是 不可避免的，因此纸带短点好，因为纸带越短，克服摩擦力做 的功就越少，但要通过测量长度来求出变化的高度与瞬时速度， 因此太短导致误差就越大，故 B 错误；若纸带上第 1、2 两点,纸带时，可以直接利用打点计时器打出的实际点迹，而不必采 用“计数点”的方法，若采用计数点，是使测量长度变长，从 而减小测量长度的误差，故 D 正确.故选 D. (2)重物在开始下落时速度较慢，在纸带上打的点较密， 越往后，物体下落得越快，纸带上的点越稀，所以纸带上靠近 重物的一端的点较密，因此纸带的左端与重物相连.,根据匀变速直线运动中间时刻的速度等于该过程的平均 速度有,EpEk说明有部分重力势能转变成了其他形式的能， 是因为下落过程中存在摩擦阻力和空气阻力的影响.,答案：(1)D,(2)左,0.98,下落过程中存在摩擦阻,力和空气阻力的影响,【考点练透】,3.(2015 年广东韶关十校联考)在用打点计时器验证机械能 守恒定律的实验中，使质量为 m1.00 kg 的重物自由下落，打 点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的 纸带如图 S6-8 所示.O 为第一个点，A、B、C 为从合适位置开 始选取连续点中的三个点.已知打点计时器每隔 0.02 s 打一个 点，当地的重力加速度为 g9.80 m/s2，那么：,图 S6-8,在该实验中，下列各项描述正确的是_(多选题). A.必须选用第 1、2 两点相距约 2 mm 的纸带，才能完成该,验证实验,B.需要测量的数据是纸带上起点 O 到各个计数点的高度 C.必须要测量重锤的质量 D.必须测量重锤下落的时间,E.需要把打点计时器两限位孔尽量调到同一竖直线上 F.利用纸带测算出 O 点到各计数点重力势能的减少，总是,略大于测算出的动能的增加,根据图上所得的数据，应取图中 O 点到_点来,验证机械能守恒定律.,从 O 点到问中所取的点，重物重力势能的减少量Ep _J，动能增加量Ek _J(结果取三 位有效数字).,若测出纸带上所有各点到 O 点之间的距离，根据纸带算,轴画出的图象是下图中的_.,D,A 答案：BEF B,B 1.88 1.84,C A,4.(2015 年山东邹城联考)“验证机械能守恒定律”的实验,装置如图 S6-9 所示采用重物自由下落的方法：,图 S6-9,(1)已知打点计时器所用电源的频率为 50 Hz，当地的重力 加速度 g9.80 m/s2，所用重物的质量为 200 g.实验中选取一条 符合实验要求的纸带如图