《2018-2019學(xué)年高考物理 主題二 機(jī)械能及其守恒定律 第四章 機(jī)械能及其守恒定律 實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律課件 教科版.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019學(xué)年高考物理 主題二 機(jī)械能及其守恒定律 第四章 機(jī)械能及其守恒定律 實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律課件 教科版.ppt（32頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 會用打點(diǎn)計(jì)時器打下的紙帶計(jì)算物體運(yùn)動的速度 2 掌握利用自由落體運(yùn)動驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的原理和方法 mgh mgh 三 實(shí)驗(yàn)器材鐵架臺 帶鐵夾 重錘 帶夾子 紙帶 復(fù)寫紙 導(dǎo)線 毫米刻度尺 打點(diǎn)計(jì)時器 低壓交流電源 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)時器豎直固定在鐵架臺上 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)時器的限位孔 用手提著紙帶使重物靜止在 打點(diǎn)計(jì)時器的地方 先 后松開紙帶 讓重物帶著紙帶自由下落 更換紙帶重復(fù)做3 5次實(shí)驗(yàn) 靠近 接通電源 3 選紙帶 選取點(diǎn)跡較為清晰且開始的兩點(diǎn)間距離約為 的紙帶 把紙帶上打出的第一個點(diǎn)作為起始點(diǎn) 記作O 在距離O點(diǎn)較遠(yuǎn)處再依次選出計(jì)數(shù)點(diǎn)1 2 3 4 測距離 用刻度尺測出O點(diǎn)到1 2 3 的距離 即為對應(yīng)下落的高度h1 h2 h3 2mm 五 數(shù)據(jù)處理1 計(jì)算各點(diǎn)對應(yīng)的瞬時速度 記下第1個點(diǎn)的位置O 在紙帶上從離O點(diǎn)適當(dāng)距離開始選取幾個計(jì)數(shù)點(diǎn)1 2 3 并測量出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O點(diǎn)的距離h1 h2 h3 再根據(jù)公式vn 計(jì)算出1 2 3 4 n點(diǎn)的瞬時速度v1 v2 v3 v4 vn 原點(diǎn) g 六 誤差分析1 在進(jìn)行長度測量時 測量及讀數(shù)不準(zhǔn)造成誤差 2 重物下落要克服阻力做功 部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化成 下落高度越大 機(jī)械能損失越多 所以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)了各計(jì)數(shù)點(diǎn)對應(yīng)的機(jī)械能依次略有減小的現(xiàn)象 3 由于交流電的周期不穩(wěn)定 造成打點(diǎn)時間間隔變化而產(chǎn)生誤差 七 注意事項(xiàng)1 應(yīng)盡可能控制實(shí)驗(yàn)滿足機(jī)械能守恒的條件 這就要求盡量減小各種阻力的影響 采取的措施有 1 安裝打點(diǎn)計(jì)時器時 必須使兩個限位孔的中線嚴(yán)格豎直 以減小 2 應(yīng)選用質(zhì)量和密度較 的重物 增大重力可使阻力的影響相對 增大密度可以減小體積 使空氣阻力減小 內(nèi)能 摩擦阻力 大 減小 實(shí)驗(yàn)原理與操作 試題案例 例1 如圖1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 電磁打點(diǎn)計(jì)時器 紙帶 帶鐵夾的重錘 天平 回答下列問題 圖1 1 為完成此實(shí)驗(yàn) 除了所給的器材外 還需要的器材有 填入正確選項(xiàng)前的字母 A 米尺B 秒表C 0 12V的直流電源D 0 12V的交流電源 2 下面列舉了該實(shí)驗(yàn)的幾個操作步驟 A 按照圖示的裝置安裝器材B 將打點(diǎn)計(jì)時器接到電源的 直流輸出 上C 用天平測出重錘的質(zhì)量D 先接通電源 后釋放紙帶 打出一條紙帶E 測量紙帶上某些點(diǎn)間的距離F 根據(jù)測量的結(jié)果計(jì)算重錘下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動能其中操作不當(dāng)?shù)牟襟E是 3 實(shí)驗(yàn)中誤差產(chǎn)生的原因有 寫出兩個原因 4 利用這個裝置也可以測量重錘下落的加速度a的數(shù)值 根據(jù)打出的紙帶 選取紙帶上連續(xù)的五個點(diǎn)A B C D E 測出各點(diǎn)之間的距離如圖2所示 使用交流電源的頻率為f 則計(jì)算重錘下落的加速度的表達(dá)式a 用x1 x2 x3 x4及f表示 圖2 解析 1 為完成此實(shí)驗(yàn) 除了所給的器材外 還需要米尺 0 12V的交流電源 2 其中操作不當(dāng)?shù)牟襟E是將打點(diǎn)計(jì)時器接到電源的 直流輸出 上 打點(diǎn)計(jì)時器需要交流電源 3 紙帶與打點(diǎn)計(jì)時器之間有摩擦以及空氣阻力 用米尺測量紙帶上點(diǎn)的位置時讀數(shù)有誤差 計(jì)算重力勢能變化時 選取初 末兩點(diǎn)距離過近 交流電源頻率不穩(wěn)定等 答案 1 AD 2 B 3 紙帶與打點(diǎn)計(jì)時器之間有摩擦以及空氣阻力 用米尺測量紙帶上點(diǎn)的位置時讀數(shù)有誤差 計(jì)算勢能變化時 選取初 末兩點(diǎn)距離過近 交流電源頻率不穩(wěn)定 針對訓(xùn)練1 2018 寧波高一檢測 在 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 的實(shí)驗(yàn)中 1 下列物理量中需要用工具直接測量的有 A 重物的質(zhì)量B 重力加速度C 重物下落的高度D 與重物下落高度對應(yīng)的重物的瞬時速度 解析 1 在 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 的實(shí)驗(yàn)中 只需要用刻度尺測量重物下落的高度 重物的質(zhì)量不用測量 重力加速度不需要測量 通過計(jì)算可以得到與重物下落高度對應(yīng)的重物的瞬時速度 故選C 答案 1 C 2 過原點(diǎn)的傾斜直線重力加速度g 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理 試題案例 例2 2018 襄陽高一檢測 某同學(xué)做 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 實(shí)驗(yàn)時 不慎將一條挑選出的紙帶的一部分損壞 損壞的是前端部分 剩下的一段紙帶上各相鄰點(diǎn)間的距離已測出標(biāo)在圖中 單位是cm 打點(diǎn)計(jì)時器工作頻率為50Hz 重力加速度g取9 8m s2 圖3 1 重物在2點(diǎn)的速度v2 在5點(diǎn)的速度v5 此過程中動能增加量 Ek 重力勢能減少量 Ep 由以上可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論 2 重物獲得的動能往往 填 大于 小于 或 等于 減少的重力勢能 實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因是 3 根據(jù)實(shí)驗(yàn)判斷下列圖像正確的是 其中 Ek表示重物動能的變化量 h表示物體下落的高度 2 由于紙帶受到摩擦力作用 需克服摩擦力做功 所以獲得的動能小于減少的重力勢能 3 重物機(jī)械能守恒 重物減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為增加的動能 即 Ek mg h 可見重物增加的動能與下落的距離成正比 選項(xiàng)C正確 答案 1 1 50m s2 075m s1 03mJ1 06mJ在誤差允許的范圍內(nèi) 機(jī)械能守恒 2 小于紙帶受到摩擦力作用 3 C 針對訓(xùn)練2 某同學(xué)用圖4甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 其中打點(diǎn)計(jì)時器的電源為交流電源 可以使用的頻率有20Hz 30Hz和40Hz 打出紙帶的一部分如圖乙所示 該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中沒有記錄交流電的頻率f 需要用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和其他條件進(jìn)行推算 圖4 1 若從打出的紙帶可判定重物勻加速下落 利用f和圖乙中給出的物理量可以寫出 在打點(diǎn)計(jì)時器打出B點(diǎn)時 重物下落的速度大小為 打出C點(diǎn)時重物下落的速度大小為 重物下落的加速度大小為 2 已測得s1 8 89cm s2 9 50cm s3 10 10cm 當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮? 80m s2 實(shí)驗(yàn)中重物受到的平均阻力大小約為其重力的1 由此推算出f為 Hz 實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì) 試題案例 例3 2018 青島高一檢測 利用如圖5所示實(shí)驗(yàn)裝置來 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 通過電磁鐵控制的小鐵球從A點(diǎn)自由下落 下落過程中小鐵球經(jīng)過光電門B時 毫秒計(jì)時器 圖中未畫出 記錄下小鐵球的擋光時間t 實(shí)驗(yàn)前調(diào)整光電門位置 使小球下落過程中 小鐵球球心垂直細(xì)激光束通過光電門 當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間 圖5 1 為了驗(yàn)證小鐵球下落過程中機(jī)械能是否守恒 還需要測量的物理量是 A A點(diǎn)距地面的高度HB A B之間的距離hC 小鐵球從A到B的下落時間tABD 小鐵球的直徑d 2 小鐵球通過光電門時的瞬時速度v 要驗(yàn)證小鐵球下落過程中機(jī)械能是否守恒 只需驗(yàn)證等式 是否成立即可 用實(shí)驗(yàn)中測得物理量的符號表示 解析 1 根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可知 需要測量的是A點(diǎn)到光電門B的距離 故A錯誤 B正確 利用小球通過光電門的平均速度來代替瞬時速度 不需要測量下落時間 故C錯誤 利用小球通過光電門的平均速度來代替瞬時速度時 需要知道擋光物體的尺寸 因此需要測量小球的直徑 故D正確 針對訓(xùn)練3 現(xiàn)利用如圖6所示裝置驗(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)位置的兩個光電門 與它們連接的光電計(jì)時器都沒有畫出 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)時器顯示的擋光時間分別為5 00 10 2s 2 00 10 2s 已知滑塊質(zhì)量為2 00kg 滑塊沿斜面方向的長度為5 00cm 光電門1和2之間的距離為0 54m g取9 80m s2 取滑塊經(jīng)過光電門時的速度為其平均速度 圖6 1 滑塊經(jīng)過光電門1時的速度v1 m s 通過光電門2時的速度v2 m s 2 滑塊通過光電門1 2之間的動能增加量為 J 重力勢能的減少量為 J 答案 1 1 002 50 2 5 255 29