南方新高考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3 5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2mm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 80cm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6v 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 agedbchijkflm 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 s3 s1 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 ek ep 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2mm 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 02s 当地重力加速度的值为9 8m 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 ep ek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m 1 00kg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 02s打一个点 当地的重力加速度为g 9 80m 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2mm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 1 881 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50hz 当地的重力加速度g 9 80m s2 所用重物的质量为200g 实验中选取一条符合实验