【红对勾】高考物理 验证机械能守恒定律课件.ppt

实验六验证机械能守恒定律 验证机械能守恒定律 图1 铁架台 含铁夹 打点计时器 学生电源 纸带 复写纸 导线 毫米刻度尺 重物 带纸带夹 1 按图2所示将检查 调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上 接好电路 图2 2 打纸带 将纸带的一端用夹子固定在重物上 另一端穿过打点计时器的限位孔用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方 先接通电源 后松开纸带 让重物带着纸带自由下落 更换纸带重复做3 5次实验 3 选纸带 分两种情况说明 1 应选点迹清晰 且1 2两点间距离小于或接近2mm的纸带 若1 2两点间的距离大于2mm 这是由于先释放纸带 后接通电源造成的 这样 第1个点就不是运动的起始点了 这样的纸带不能选 1 安装打点计时器时要竖直架稳 使其两限位孔在同一竖直平面内以减少摩擦阻力 2 重物应选用质量大 体积小 密度大的材料 3 应先接通电源 让打点计时器正常工作后 再松开纸带让重物下落 4 纸带长度应选用60cm左右为宜 应选用点迹清晰的纸带进行测量 题型一实验数据的处理 例1 在 验证机械能守恒定律 的实验中 已知打点计时器所用的电源的频率为50hz 查得当地的重力加速度g 9 8m s2 测得所用的重物的质量m 1 0kg 实验中得到一条点迹清晰的纸带 把第一个点记作o 另选连续的4个点a b c d作为测量的点 如图3所示 经测量知道a b c d各点到o点的距离分别为62 99cm 70 18cm 77 76cm 85 73cm 根据以上数据 可知重物由o点运动到c点 重力势能的减少量等于 j 动能的增加量等于 j 取三位有效数字 图3 答案 7 627 56 题后反思本例中 我们以第一点 起始点 为基准点进行验证 在实验误差范围内可以认为 ek ep 从而验证了机械能守恒定律 值得注意的是c点瞬时速度的求法 做匀变速直线运动的纸带上某点的瞬时速度 等于相邻两点间的平均速度 变式1 1 1 在做 验证机械能守恒定律 的实验时 实验小组不慎将一条选择好的纸带的前面一部分损坏了 剩下的一部分纸带上各点间的距离如图4所示 图4 已知打点计时器的打点周期为t 0 02s 重力加速度g 9 8m s2 重锤的质量为m 已知x1 0 98cm x2 1 42cm x3 1 78cm 则记录b点时重锤的动能ekb j 用字母表示 记录c点时重锤的动能ekc 0 32mj 重锤从b点到c点重力势能变化量是 j 动能变化量是 j 从而可以得出结论 2 在验证机械能守恒定律的实验中 自由落下的重锤质量要大一些 这是为了减少 对实验的影响 实验中 测定重锤的质量 填 需要 或 不需要 实验小组在验证机械能守恒定律的实验中发现 重锤减少的重力势能总是大于重锤动能的增加 其原因主要是因为在重锤下落的过程中存在阻力作用 因此想到可以通过该实验装置测阻力的大小 根据已知当地重力加速度公认的较准确的值为g 电源的频率为f 又测量出物理量 他 她 们用这些物理量求出了重锤在下落的过程中受到的平均阻力大小f 用字母表示 1 2010 四川理综 有4条用打点计时器 所用交流电频率均为50hz 打出的纸带a b c d 其中一条是做 验证机械能守恒定律 实验时打出的 为找出该纸带 某同学在每条纸带上选取了点迹清晰的 连续的4个点 用刻度尺测出相邻两个点间的距离依次为s1 s2 s3 请你根据下列s1 s2 s3的测量结果确定该纸带为 已知当地的重力加速度为9 791m s2 a 61 0mm65 8mm70 7mmb 41 2mm45 1mm53 0mmc 49 6mm53 5mm57 3mmd 60 5mm61 0mm60 6mm解析 在 验证机械能守恒定律 实验中 物体做自由落体运动 相邻两段位移差为 h s2 s1 s3 s2 g t2 9 791 0 022m 3 92mm 只有选项c中数据符合要求 答案 c 2 2010 课标全国理综 图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 电磁打点计时器 纸带 带铁夹的重锤 天平 图5 回答下列问题 1 为完成此实验 除了所给的器材 还需要的器材有 填入正确选项前的字母 a 米尺b 秒表c 0 12v的直流电源d 0 12v的交流电源 2 实验中误差产生的原因有 写出两个原因 解析 1 本实验需测量长度 但不需要计时 选项a正确而b错误 打点计时器需要用交流电源 选项c错误而d正确 2 摩擦和长度测量读数问题是产生误差的主要原因 答案 1 ad 2 纸带和打点计时器之间有摩擦 用米尺测量纸带上点的位置时读数有误差 3 2010 安徽理综 利用图示装置进行验证机械能守恒定律的实验时 需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h 图6 d 用刻度尺测出物体下落的高度h 根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度 等于这点前后相邻两点间的平均速度 测算出瞬时速度v 以上方案中只有一种正确 正确的是 填入相应的字母 解析 由于摩擦阻力等因素的存在 物体加速度a g 选项a b c均不正确 答案 d 4 2010 茂名模拟 用如图7所示的实验装置验证机械能守恒定律 实验所用的电源为学生电源 输出电压有6v的交流电和直流电两种 重锤从高处由静止开始落下 重锤上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点 对纸带上的点的痕迹进行测量 即可验证机械能守恒定律 图7 1 下面列举了该实验的几个操作步骤 a 按照图示的装置安装器件 b 将打点计时器接到电源的直流输出端上 c 用天平测量出重锤的质量 d 释放悬挂纸带的夹子 同时接通电源开关打出一条纸带 e 测量打出的纸带上某些点之间的距离 f 根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能 指出其中没有必要进行的或者操作不恰当的步骤 将其选项对应的字母填在下面的横线上 并说明其原因 答 2 利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的值 如图8所示 根据打出的纸带 选取纸带上打出的连续五个点a b c d e 测出a点距起始点o的距离为x0 点a c间的距离为x1 点c e间的距离为x2 使用交流电的频率为f 则根据这些条件计算重锤下落的加速度a的表达式为 a 图8 5 利用图9所示的装置验证机械能守恒定律 图中ab是固定的光滑斜面 斜面的倾角为30 1和2是固定在斜面上适当位置的两个光电门 当光电门中有物体通过时与它们连接的光电计时器 都没有画出 能够显示挡光时间 图9 让滑块从斜面的顶端滑下 光电门1 2各自连接的光电计时器显示的挡光时间分别为5 00 10 2s 2 00 10 2s 已知滑块质量为2 00kg 滑块沿斜面方向的长度为5 00cm 光电门1和2之间的距离为0 54m g 9 80m s2 取滑块经过光电门时的速度为其平均速度 1 滑块通过光电门1时的速度v1 m s 通过光电门2时的速度v2 m s 2 滑块通过光电门1 2之间的动能增加量为 j 重力势能的减少量为 j 答案 1 12 5 2 5 255 292 6 某同学利用如图10所示的实验装置验证机械能守恒定律 弧形轨道末端水平 离地面的高度为h 将钢球从轨道的不同高度h处静止释放 钢球的落点距轨道末端的水平距离为x 图10 1 若轨道完全光滑 x2与h的理论关系应满足x2 用h h表示 2 该同学经实验测量得到一组数据 如下表所示 请在坐标纸上作出x