湖南省高考歷史一輪復習 第5章第5節(jié)實驗：探究動能定理實驗：驗證機械能守恒定律課件 粵教版

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1、第第5節(jié)節(jié)實驗：探究動能定理實驗：探究動能定理實驗：驗證機械能守恒定律實驗：驗證機械能守恒定律【例1】在用圖553所示的裝置做“探究動能定理”的實驗時，下列說法正確的是_(填字母代號)探究動能定理圖553 A為了平衡摩擦力，實驗中可以將長木板的左端適當墊高，使小車拉著穿過打點計時器的紙帶自由下滑時能保持勻速運動 B為簡便起見，每次實驗中橡皮筋的規(guī)格要相同，拉伸的長度要一樣 C可以通過改變橡皮筋的條數(shù)來改變拉力做功的數(shù)值 D可以通過改變小車的質(zhì)量來改變拉力做功的數(shù)值 E實驗中要先釋放小車再接通打點計時器的電源 F通過打點計時器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的最大速度 G通過打點計時器打下的紙

2、帶來測定小車加速過程中獲得的平均速度【切入點】明確本實驗的設計思想，如何研究W與v的關系，及怎樣測小車獲得的速度【解析】 當小車拉著穿過打點計時器的紙帶自由勻速運動時，重力的分力等于摩擦力，在實驗中即可消除摩擦力的影響，A項正確；由實驗原理可知，BC正確，D錯誤；使用打點計時器時都必須先接通電源再釋放小車，E錯誤；橡皮筋拉力做的總功等于小車動能的增加，此動能應為小車獲得的最大動能，所以用打點計時器打下的紙帶來測定的是小車的最大速度，F(xiàn)正確，G錯誤【答案】 ABCF【點評】 明確本實驗設計基本思想：不直接算W的具體數(shù)值，而只看第2次、第3次實驗中的W和v(或v2)是第1次的多少倍，簡化了數(shù)據(jù)的測

3、量和處理【例2】在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，所用電源的頻率為50Hz，某同學選擇了一條理想的紙帶，用刻度尺測量時各計數(shù)點對應刻度尺上的讀數(shù)如圖554所示，(O點是打點計時器打出的第一個點，A、B、C、D、E分別是每隔兩個點取出的計數(shù)點) 驗證機械能守恒定律圖554 根據(jù)紙帶要求計算： (1)若重錘的質(zhì)量為m，則重錘從開始下落到打B點時，減少的重力勢能是_J； (2)重錘下落到打B點時增加的動能_J； ( 3 ) 從 ( 1 ) 、 ( 2 ) 數(shù) 據(jù) 可 得 出 的 結(jié) 論 是_；產(chǎn)生誤差的主要原因是_【切入點】會用紙帶法求出某點速度是正確求解動能變化的前提 p22k19.8 0.195

4、01.911 J2/ 20.070.0855 /(2 0.04)m/s1.944m/s/ 21.944/ 21.890 JBABBCBBEmghmg OBmmBvssTBEmvmm減增重錘從開始下落到打 點時減少的重力勢能為重錘下落到打 點時的速度為則物體從開始下落到打 點增加的動能為【解析】 (3)從(1)、(2)可以得出在實驗誤差允許范圍內(nèi)重錘重力勢能的減少等于其動能的增加，機械能守恒重錘減少的重力勢能略大于其增加的動能的原因是：重錘在下落時要受到阻力的作用(打點計時器對紙帶的摩擦阻力，空氣阻力等)，重錘克服阻力做功要損失一部分機械能【答案】 (1)1.911mJ(2)1.890mJ(3)

5、見解析【點評】 本實驗的誤差來源主要是空氣阻力和摩擦阻力對紙帶和物體做功，使重力勢能的減少量大于動能的增加量為盡量減少誤差，除了實驗操作正確、儀器選取合理外，在計算重力勢能減少量時，重力加速度g一定不要取10m/s2，沒有特殊說明要取9.8m/s2. 1在探究合外力做功與動能變化的關系時沒有平衡摩擦力，使實驗的誤差增大 2不理解驗證機械能守恒定律實驗中的紙帶的第一、第二點間的距離為什么是2mm. 3不會用勻變速運動規(guī)律求解某一時刻的瞬時速度 4單位及有效數(shù)字的確定出錯【例3】某實驗小組采用如圖555所示的裝置探究“動能定理”，圖中小車中可放置砝碼，實驗中，小車碰到制動裝置時，鉤碼尚未到達地面，

6、打點計時器工作頻率為50Hz.題型一探究動能定律實驗數(shù)據(jù)和處理題型一探究動能定律實驗數(shù)據(jù)和處理圖555 (1)實驗的部分步驟下： 在小車中放入砝碼，把紙帶穿過打點計時器，連在小車后端，用細線連接小車和鉤碼； 將小車停在打點計時器附近，_，_，小車拖動紙帶，打點計時器在紙帶上打下一列點，_； 改變鉤碼或小車中砝碼的數(shù)量，更換紙帶，重復的操作 (2)圖556是鉤碼質(zhì)量為0.03kg，砝碼質(zhì)量為0.02kg時得到的一條紙帶，在紙帶上選擇起始點O及A、B、C、D和E五個計數(shù)點，可獲得各計數(shù)點到O的距離s及對應時刻小車的瞬時速度v，請將C點的測量結(jié)果填在表1中的相應位置圖556表1紙帶的測量結(jié)果 222

7、03_4()_vvv在小車的運動過程中，對于鉤碼、砝碼和小車組成的系統(tǒng)，做正功，做負功 實驗小組根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出了圖5-5-7中的圖線其中，根據(jù)圖線可獲得的結(jié)論是要驗證“動能定理”，還需要測量的物理量是摩擦力和圖557【切入點】打點計時器的正確使用，動能定理，實驗數(shù)據(jù)的處理【解析】 第(1)小題考查學生實驗操作的規(guī)范性第(2)小題考查學生長度測量、記錄數(shù)據(jù)的科學性【答案】 (1)接通電源、釋放小車，斷開開關(2)5.06；0.49(3)鉤砝的重力；小車所受摩擦阻力(4)從圖線看出v2與位移s成正比，即小車初末速度的平方差與位移成正比要驗證動能定理，還要測量摩擦力和“小車的質(zhì)量”【思維拓展】“探

8、究動能定理”是考試說明中規(guī)定必考部分實驗中兩個帶有“探究”標志的實驗之一，而實驗與探究又是新課標理念下對實驗考查的特色內(nèi)容之一，因此，同學們必須注意相關實驗題目的訓練，要在理解實驗的基礎上解析相關的問題 近幾年高考對物理實驗的考查已由過去的單一的、基本的形式向綜合的、高層次的方向發(fā)展表現(xiàn)之一是加強了對學生動手能力的考查試題往往從實驗原理、器材的選擇和使用、實驗步驟和現(xiàn)象的觀測等方面進行全面的考查表現(xiàn)在設計型實驗題頻頻出現(xiàn)，設計性實驗題一般是以規(guī)定實驗中的原理、方法和器材為基礎編制出來的這些實驗可以有效地培養(yǎng)學生的觀察能力，激發(fā)學生的學習興趣，以及體現(xiàn)新課程改革精神跟蹤訓練跟蹤訓練1如圖558甲

9、所示，用包有白紙的質(zhì)量為1.00kg的圓柱棒替代紙帶和重物蘸有顏料的毛筆固定在電動機上并隨之轉(zhuǎn)動，使之替代打點計時器當燒斷懸掛圓柱棒的線后，圓柱棒豎直自由下落，毛筆就在圓柱棒面上的紙上畫出記號，如圖乙所示設毛筆接觸棒時不影響棒的運動，測得記號之間的距離依次為26.0mm、42.0mm、58.0mm、74.0mm、90.0mm、106.0mm.已知電動機銘牌上標有“1440r/min”字樣，由此驗證機械能守恒根據(jù)以上內(nèi)容，回答下列問題：圖558 21s()2_m/s_m/s_J_J9.8m/scDTCvDvCDg毛筆畫相鄰兩條線的時間間隔_ ，圖乙中的圓柱棒的_端是懸掛端 填“左”或“右” 根據(jù)

10、乙所給的數(shù)據(jù)，可知毛筆畫下記號 時，圓柱棒下落的速度；畫下記號 時，圓柱棒下落的速度；記號 、 之間棒的動能的變化量為，重力勢能的變化量為由此可得出的結(jié)論是_.()_ 結(jié)果小數(shù)點后保留兩位有效數(shù)字124左1.201.580.530.57實驗誤差允許范圍內(nèi)，機械能守恒 11601ss.144024Tf毛筆畫相鄰兩條線的時間間隔 等于電動機轉(zhuǎn)動的周期圓柱棒自由下落，相鄰的點間的距離逐漸增大，所以先打右端，左端為【解析】懸掛端 2222kp(58.042.0) 102m/s12m/s1224(74.058.0) 10m/s15.8m/s1224110.53J220.57J.CDDCvvEmvmvEm

11、gh，動能的變化量，重力勢能的變化量【例4】物體在空中下落的過程中，重力做正功，物體的動能越來越大，為了“探究重力做功和物體動能變化的定量關系”，我們提供了如圖559的實驗裝置 (1)某同學根據(jù)所學的知識結(jié)合右圖設計一個本實驗情景的命題：題型二驗證機械能守恒定律實驗的數(shù)據(jù)處理題型二驗證機械能守恒定律實驗的數(shù)據(jù)處理圖559 如圖所示，測量質(zhì)量為m的小球在重力mg作用下從開始端自由下落至光電門發(fā)生的_，通過光電門時的_，探究重力做的功_與小球動能變化量_的定量關系 請在空格處填寫物理量的名稱和對應符號； 在空格處填寫數(shù)學表達式 (2)某同學根據(jù)上述命題進行如下操作并測出如下數(shù)字 用天平測出小球的質(zhì)

12、量為0.50kg； 用游標卡尺測出小球的直徑為10.0mm； 用刻度尺測出電磁鐵下端到光電門的距離為80.80cm； 電磁鐵先通電，讓小球吸在開始端 電磁鐵斷電時，小球自由下落 在小球經(jīng)過光電門時間內(nèi)，計時裝置記下小球經(jīng)過光電門所用時間為2.50103s，由此可算得小球經(jīng)過光電門的速度為_m/s. 計算得出重力做的功為_J，小球動能變化量為_J(g取10m/s2，結(jié)果保留三位數(shù)字)【解析】 本題考查實驗設計探究能力、遷移能力、分析綜合能力，還考查了對瞬時速度的理解根據(jù)瞬時速度的概念，球通過光電門時的平均速度可認為等于球通過光電門時的瞬時速度 2k112GssvWmgsEmv首先明確實驗原理：重力做的功等于物體增加的動能所以測量小球下落的位移 和下落位移所對應的速度 ，比較重力做的功和動能的增加量的關系即可驗證命題的正確性 3k32210 10m/s4m/s4.04J2.50 1014.00J.2dvtWmgsEmv小球經(jīng)過光電門的速度可以用小球通過光電門這段很短時間內(nèi)的平均速度來表示，；， 2112244.044.00svmgsmv位移 瞬時速度 【答案】【思維拓展】新課標下的高考實驗試題，更注重對學生探究能力的考查，出題形式更加靈活，試題內(nèi)容多為對課本原理的拓展和創(chuàng)新，所以實驗試題成為失分“大戶”其實只要明確了實驗設計者的意圖(設計思想和原理)，就掌握了破解實驗題的鑰匙