高考物理一轮复习第五章机械能实验六验证机械能守恒定律教案

高考物理一轮复习第五章机械能实验六考据机械能守恒定律教课方案高考物理一轮复习第五章机械能实验六考据机械能守恒定律教课方案6/6高考物理一轮复习第五章机械能实验六考据机械能守恒定律教课方案实验六考据机械能守恒定律[基本要求][数据办理

]方法一：利用初步点和第

n点计算代入

12ghn和2vn，若是在实验误差赞成的情况下，

12ghn＝2vn，则考据了机械能守恒定律

.方法二：任取两点计算任取两点A、B，测出hAB，算出ghAB.212算出vB－vA的值.212在实验误差赞成的情况下，若ghAB＝2vB－2vA，则考据了机械能守恒定律.1方法三：图象法从纸带上采纳多个点，测量从第一点到其他各点的下落高度h，并计算各点速度的平方v2，尔后以

12v2为纵轴，以

h为横轴，依照实验数据绘出

122v-h图线，若在误差赞成的范围内图象是一条过原点且斜率为

g的直线，则考据了机械能守恒定律

.[误差解析

]减小测量误差：一是测下落距离时都从0点量起，一次将各打点对应下落高度测量完，二是多测几次取平均值.2.误差本源：由于重物和纸带下落过程中要战胜阻力做功，

故动能的增加量

12Ek＝2mvn必定稍小于重力势能的减少量

Ep＝mghn，改进方法是调整器材的安装，尽可能地减少阻力

.[注意事项]打点计时器要竖直：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.重物密度要大：重物应采纳质量大、体积小、密度大的资料.3.一先一后：应先接通电源，让打点计时器正常工作，后松开纸带让重物下落.hn＋1－hn－14.测长度，算速度：某时刻的瞬时速度的计算应用vn＝，不能够用vn＝2ghn或vn2T＝gt来计算.考向1对实验原理和操作的观察[典例1](2017·江西六校模拟)用以下列图的实验装置考据机械能守恒定律.实验所用的电源为学生电源，输出电压有交流电和直流电两种.重锤从高处由静止开始下落，打点计时器在重锤拖着的纸带上打出一系列的点，对图中纸带上的点迹进行测量，即可考据机械能守恒定律.以下几个操作步骤中：依照图示，安装好实验装置；将打点计时器接到电源的“交流输出”上；C.用天平测出重锤的质量；D.先释放重锤，后接通电源，纸带跟重视锤运动，打点计时器在纸带上打下一系列的点；测量纸带上某些点间的距离；F.依照测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能可否等于增加的动能.没有必要的是，操作错误的选项是.(填步骤前相应的字母)使用质量为m的重锤和打点计时器考据机械能守恒定律的实验中，在选定的纸带上依次取计数点以下列图，纸带上所打的点记录了重锤在不同样时刻的地址，那么纸带的(填“左”或“右”

)端与重锤相连

.设打点计时器的打点周期为

T，且

0为打下的第一个点

.当打点计时器打点“

3”时，重锤的动能表达式为

，若以重锤的运动起点

0为参照点，当打点“3”时重锤的机械能表达式为.[解析](1)在此实验中不需要测出重锤的质量，因此选项C没必要；在实验室应该先接通电源，再释放纸带，因此选项D错误.(2)由于是自由落体运动，下落的距离应该是越来越大，因此纸带最左端与重锤相连.x4－x2打点“3”时的瞬时速度v3＝2T，重锤动能的表达式121x4－x22＝mx4－x2）2k3重锤重力势能的表达式E＝－mgx，p3重锤机械能的表达式x4－x2）2E＝Ep＋Ek＝－mgx3＋8T2.[答案](1)CD(2)左mx4－x2）2－mgx3＋mx4－x2）28T28T21.安装打点计时器时，必定使两个限位孔的中线严格竖直，以减小摩擦阻力.采纳质量和密度较大的重物，增大重力可使阻力的影响相对减小，增大密度能够减小体积，可使空气阻力减小.释放纸带前要保持纸带竖直、静止不动，先接通电源，待打点计时器工作牢固后再释放纸带.考向

2

对数据办理及误差的观察[典例

2]

(2016·新课标全国卷Ⅰ

)某同学用图

(a)所示的实验装置考据机械能守恒定律，其中打点计时器的电源为交流电源，能够使用的频率有

20Hz、30Hz

和

40Hz.

打出纸带的一部分如图

(b)所示.图(a)图(b)该同学在实验中没有记录交流电的频率f，需要用实验数据和其他题给条件进行计算.(1)若从打出的纸带可判断重物匀加速下落，利用f和图(b)中给出的物理量能够写出：在打点计时器打出B点时，重物下落的速度大小为，打出C点时重物下落的速度大小为，重物下落的加速度大小为.1232，(2)已测得s＝8.89cm，s＝9.50cm，s＝10.10cm；当地重力加速度大小为9.80m/s实验中重物碰到的平均阻力大小约为其重力的1%.由此计算出f为Hz.[解析](1)利用做匀变速直线运动的质点在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，可得打点计时器打出B点时重物下落的速度s1＋s2s1＋s2）fvB＝＝2；打出C点2T时重物下落的速度vC＝s2＋s3＝s2＋s3）f.依照加速度的定义，重物下落的加速度大小为a2T2v－vBCBs－s）f2Cv－v)f＝31.(2)依照题述，重物下落碰到的阻力为0.01，由牛顿第＝＝(T2mg二定律得，mg－0.01mg＝ma，解得a＝0.99g.由s3－s1）f22＝0.99g，解得f＝40Hz.s＋s）fs＋s）f2ssf[答案](1)122331(2)40222“考据机械能守恒定律”实验题多是对教材实验或常有练习题进行器材和装置的改换而成，解决此类问题的思路是从机械能守恒的方程出发，依照实验题目的要求，进行实验的设计或有关量的测量.考向3实验创新与改进本实验可从以下三个方面改进创新实验器材、装置的改进取代――→速度测量方法的改进取代由光电门计算速度――→测量纸带上各点速度实验方案的改进利用自由落体运动的闪光照片考据机械能守恒定律.[典例3](2016·江苏卷)某同学用如图甲所示的装置考据机械能守恒定律.一根细线系住钢球，悬挂在铁架台上，钢球静止于A点.光电门固定在A的正下方，在钢球底部竖直地粘住一片宽度为

d

的遮光条

.将钢球拉至不同样地址由静止释放，遮光条经过光电门的挡光时间

td可由计时器测出，取

v＝t作为钢球经过

A点时的速度

.记录钢球每次下落的高度变化大小Ep与动能变化大小

h和计时器示数t，计算并比较钢球在释放点和Ek，就能考据机械能可否守恒.

A点之间的势能(1)用

甲乙Ep＝mgh计算钢球重力势能变化的大小，式中钢球下落高度

h应测量释放时的钢球球心到

之间的竖直距离

.A.钢球在A点时的顶端B.钢球在A点时的球心C.钢球在A点时的底端(2)用

Ek＝

122mv计算钢球动能变化的大小

.用刻度尺测量遮光条宽度，示数如图乙所示，其读数为

cm.某次测量中，计时器的示数为

0.0100s.则钢球的速度为

v＝

m/s.下表为该同学的实验结果：2Ep(×10J)4.8929.78614.69Ek(×10－2J)5.0410.1他发现表中的p与k之间存在差异，认为这是由于空气阻力造成的.你可否赞成他的EE见解？请说明原因.(4)请你提出一条减小上述差其他改进建议.[解析](1)要测量钢球下落的高度，应测量开始释放时钢球的球心到钢球在A点时球心的竖直距离，选B.(2)依照题图可知，遮光条的宽度为d＝1.50cm，若计时器的示数为0.0101.50×10－20s，则钢球的速度v＝t＝0.0100m/s＝1.50m/s.(3)由于空气阻力的存在，钢球下落过程中战胜空气阻力做功，因此动能的增加量会小于重力势能的减少量，而题中表格数值表示动能的增加量大于重力势能的减少量，显然误差不是由于空气阻力造成的，而是由遮光条在钢球的下面，测得的速度比钢球的实质速度大造成的.(4)分别测出光电门和球心到悬点的长度L和l，计算k时，将v折算成钢球的速度v′＝l.ELv[答案](1)B(2)1.50(1.49～1.51都算对)1.50(1.49～1.51都算对)(3)不同样意，由于空气阻力会造成

Ek小于

Ep，但表中

Ek大于

Ep.

(4)分别测出光电门和球心到悬点的长度

L和

l

，计算

Ek时，将

v折算成钢球的速度

lv′＝Lv.[典例

4]

(2017·湖北孝感高三冲刺卷

)用如图甲所示的实验装置考据

m1、m2组成的系统机械能守恒.m2从高处由静止开始下落，m1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可考据机械能守恒定律.甲如图乙给出的是实验中获取的一条纸带：0是打下的第一个点，每相邻两个计数点间还有4个点(图中未标出)，计数点间的距离如图乙所示.已知m1＝50g、m2＝150g.则：(结果保留两位有效数字)乙(1)在纸带上打下计数点5时的速度v＝m/s.(2)在计数点0～5过程中系统动能的增量Ek＝J.为了简化计算，设g＝9.8m/s2，则