高考物理復(fù)習(xí) 高效學(xué)習(xí)方略 實(shí)驗(yàn)6 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律課件

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證機(jī)械能守恒定律三、實(shí)驗(yàn)器材鐵架臺(tái)、夾子、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、學(xué)生電源、紙帶及復(fù)寫紙片、毫米刻度尺、重物(可用鉤碼代替)、導(dǎo)線四、實(shí)驗(yàn)步驟1安裝置：按圖將檢查、調(diào)整好的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器豎直固定在鐵架臺(tái)上，接好電路2打紙帶：將紙帶的一端用夾子固定在重物上，另一端穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，用手提著紙帶，使重物靜止在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的地方先接通電源，后松開紙帶，讓重物帶著紙帶自由下落更換紙帶，重復(fù)做35次實(shí)驗(yàn)五、注意事項(xiàng)1打點(diǎn)計(jì)時(shí)器要穩(wěn)定地固定在鐵架臺(tái)上，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器平面與紙帶限位孔調(diào)整在豎直方向，以減小摩擦阻力2應(yīng)選用質(zhì)量和密度較大的重物，增大重力可使阻力的影響相對(duì)減小，增大密度可以減小體積，使空氣阻力減小3實(shí)驗(yàn)中，需保持提紙帶的手不動(dòng)，且保證紙帶豎直，待接通電源、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作穩(wěn)定后，再松開紙帶4測(cè)下落高度時(shí)，要從第1個(gè)打點(diǎn)測(cè)起，并且各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的下落高度要一次測(cè)量完六、誤差分析1本實(shí)驗(yàn)中因重物和紙帶在下落過程中要克服各種阻力(空氣阻力、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的阻力)做功，故動(dòng)能的增加量Ek稍小于重力勢(shì)能的減少量Ep，即EkEp，這屬于系統(tǒng)誤差改進(jìn)的辦法是調(diào)整器材的安裝，盡可能地減小阻力2本實(shí)驗(yàn)的另一個(gè)誤差來源于長(zhǎng)度的測(cè)量，屬偶然誤差減小誤差的辦法是測(cè)下落距離時(shí)都從0點(diǎn)量起，將各打點(diǎn)對(duì)應(yīng)的下落高度一次測(cè)量完；或者通過多次測(cè)量取平均值來減小誤差七、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)1物體的速度可以用光電計(jì)時(shí)器測(cè)量，以減小由于測(cè)量和計(jì)算帶來的誤差2整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置可以放在真空的環(huán)境中操作，如用牛頓管和頻閃照相進(jìn)行驗(yàn)證，以消除由于空氣阻力作用而帶來的誤差3可以利用氣墊導(dǎo)軌來設(shè)計(jì)該實(shí)驗(yàn)，以減小由于摩擦帶來的誤差要點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)器材、誤差分析【例1】(2010全國(guó)新課標(biāo)理綜)如圖為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖現(xiàn)有的器材為：帶鐵夾的鐵架臺(tái)、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、帶鐵夾的重錘、天平回答下列問題： (1)為完成此實(shí)驗(yàn)，除了所給的器材，還需要的器材有_(填選項(xiàng)前的字母) A米尺B秒表 C012 V的直流電源 D012 V的交流電源 (2)實(shí)驗(yàn)中誤差產(chǎn)生的原因有_ _.(寫出兩個(gè)原因)解析(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需要交流電源，測(cè)量高度h和紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離需要米尺所以選A、D.(2)此實(shí)驗(yàn)主要誤差來源有兩方面：摩擦阻力；測(cè)量誤差【答案】(1)AD(2)紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間有摩擦；用米尺測(cè)量紙帶上點(diǎn)的位置時(shí)讀數(shù)有誤差要點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理【例2】(2011海南物理)現(xiàn)要通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示：水平桌面上固定一傾斜的氣墊導(dǎo)軌； 導(dǎo)軌上A點(diǎn)處有一帶長(zhǎng)方形遮光片的滑塊，其總質(zhì)量為M，左端由跨過輕質(zhì)光滑定滑輪的細(xì)繩與一質(zhì)量為m的砝碼相連；遮光片兩條長(zhǎng)邊與導(dǎo)軌垂直；導(dǎo)軌上B點(diǎn)有一光電門，可以測(cè)試遮光片經(jīng)過光電門時(shí)的擋光時(shí)間t，用d表示A點(diǎn)到導(dǎo)軌低端C點(diǎn)的距離，h表示A與C的高度差，b表示遮光片的寬度，x表示A、B兩點(diǎn)的距離，將遮光片通過光電門的平均速度看做滑塊通過B點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度用g表示重力加速度完成下列填空和作圖12345x(m)0.6000.8001.0001.2001.400t(s)8.227.176.445.855.431/t2(104s2)1.481.952.412.923.39(2)第1和第5個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)及所作直線見下圖直線的斜率約為k2.36104 m1s2. 1下列關(guān)于“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)誤差的說法中，正確的是() A重錘質(zhì)量的稱量不準(zhǔn)會(huì)造成較大誤差 B重錘質(zhì)量選用得大些，有利于減小誤差 C重錘質(zhì)量選用得較小些，有利于減小誤差 D先釋放紙帶后接通電源會(huì)造成較大誤差2在利用重錘自由下落來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，產(chǎn)生誤差的主要原因是()A重錘下落的高度大于測(cè)量值B重錘下落的高度小于測(cè)量值C重錘實(shí)際末速度v大于gt(g為重力加速度，t為下落時(shí)間)D重錘實(shí)際末速度v小于gt解析D重錘下落的實(shí)際高度與測(cè)量值之間肯定存在誤差，但到底是大于還是小于測(cè)量值不一定，所以A、B錯(cuò)；由于紙帶與限位孔之間的摩擦及空氣阻力的存在，重錘下落過程中加速度小于g，實(shí)際末速度要小于gt，故D對(duì)，C錯(cuò) 3關(guān)于“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，以下說法正確的是() A實(shí)驗(yàn)中摩擦是不可避免的，因此紙帶越短越好，因?yàn)榧垘г蕉?，克服摩擦力做的功就越小，誤差就越小 B稱出重物的質(zhì)量，是不可缺少的步驟 C紙帶上第1、2兩點(diǎn)間距若不接近2 mm，無論怎樣處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)誤差一定較大 D處理打完點(diǎn)的紙帶時(shí)，可以直接利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的實(shí)際點(diǎn)跡，而不必采用“計(jì)數(shù)點(diǎn)”的方法4(2010安徽理綜)利用圖示裝置進(jìn)行驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要測(cè)量物體由靜止開始自由下落到某點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度v和下落高度h.某班同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，設(shè)計(jì)了以下四種測(cè)量方案：d用刻度尺測(cè)出物體下落的高度h，根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于這點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度，測(cè)算出瞬時(shí)速度v.以上方案中只有一種正確，正確的是_(填入相應(yīng)的字母)解析d在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中不能將物體下落的加速度看做g，只能把它當(dāng)做未知的定值，所以正確方案只有d項(xiàng)5(2011廣州模擬)在研究彈簧的彈性勢(shì)能與彈簧長(zhǎng)度改變量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，彈簧長(zhǎng)度的改變量可以利用刻度尺直接測(cè)量得到，而彈性勢(shì)能的大小只能通過物理原理來間接測(cè)量現(xiàn)有兩組同學(xué)分別按圖甲(讓鋼球向左壓縮彈簧一段距離后由靜止釋放，使鋼球沿水平方向射出桌面)和圖乙(讓滑塊向左壓縮彈簧一段距離后由靜上釋放，使滑塊在氣墊導(dǎo)軌上向右運(yùn)動(dòng)，通過相應(yīng)的測(cè)量?jī)x器可以測(cè)出滑塊脫離彈簧后的速度)兩組不同的測(cè)量方案進(jìn)行測(cè)量 請(qǐng)寫出圖甲方案中彈性勢(shì)能與小球質(zhì)量及圖中各量之間的關(guān)系Ep_；圖乙方案中除了從儀器上得到滑塊脫離彈簧后的速度外還要直接測(cè)量的量為_；兩種方案的共同點(diǎn)都是將彈性勢(shì)能的測(cè)量轉(zhuǎn)化為對(duì)_能的測(cè)量 6在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，使質(zhì)量為m1.00 kg的重物自由下落，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列的點(diǎn)，選取一條符合實(shí)驗(yàn)要求的紙帶如圖所示，O為第一個(gè)點(diǎn)，A、B、C為從合適位置開始選取連續(xù)點(diǎn)中的三個(gè)點(diǎn)已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02 s打一個(gè)點(diǎn)，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間9.80 m/s2，那么： (1)根據(jù)圖上所得的數(shù)據(jù)，應(yīng)取圖中O點(diǎn)到_點(diǎn)來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 (2)從O點(diǎn)到(1)問中所取的點(diǎn)，重物重力勢(shì)能的減少量Ep_J，動(dòng)能增加量Ek_J(結(jié)果取3位有效數(shù)字)【答案】(1)B(2)1.881.86(3)A 7利用如圖所示的裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律圖中AB是固定的光滑斜面，斜面的傾角為30，1和2是固定在斜面上適當(dāng)位置的兩個(gè)光電門，當(dāng)光電門中有物體通過時(shí)與它們連接的光電計(jì)時(shí)器(都沒有畫出)能夠顯示擋光時(shí)間讓滑塊從斜面的頂端滑下，光電門1、2各自連接的光電計(jì)時(shí)器顯示的擋光時(shí)間分別為5.00102 s、2.00102 s已知滑塊質(zhì)量為2.00 kg，滑塊沿斜面方向的長(zhǎng)度為5.00 cm，光電門1和2之間的距離為0.54 m，g9.80 m/s2，取滑塊經(jīng)過光電門時(shí)的速度為其平均速度 (1)滑塊通過光電門1時(shí)的速度v1_m/s，通過光電門2時(shí)的速度v2_m/s. (2)滑塊通過光電門1、2之間的動(dòng)能增加量為_J，重力勢(shì)能的減少量為_J.【答案】(1)12.5(2)5.255.292