2020届高考物理总复习教科版课件:第5章 机械能 实验六 验证机械能守恒定律 .pdf
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1、实验六 验证机械能守恒定律实验六 验证机械能守恒定律 实验基础实验基础 核心探究核心探究 实验基础实验基础 解读实验解读实验萃取精华萃取精华 注意事项注意事项 1.1.安装打点计时器时要竖直架稳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使其两限位孔在同一竖直平面内以减少摩擦 阻力阻力. . 2.2.重物应选用质量大、体积小、密度大的材料重物应选用质量大、体积小、密度大的材料. . 3.3.应先接通电源应先接通电源, ,让打点计时器正常工作后让打点计时器正常工作后, ,再松开纸带让重物下落再松开纸带让重物下落. . 4.4.纸带长度应选用纸带长度应选用60 cm60
2、cm左右为宜左右为宜, ,应选用点迹清晰的纸带进行测量应选用点迹清晰的纸带进行测量. . 误差分析误差分析 存在阻力存在阻力(2)(2)选用质量大、体积小选用质量大、体积小 的物体作重物,以减小的物体作重物,以减小 空气阻力的影响空气阻力的影响 核心探究核心探究 通法悟道通法悟道拓宽思路拓宽思路 探究点一 基础性实验探究点一 基础性实验 【典例典例1 1】 用图用图( (甲甲) )的装置研究物体的落体运动的装置研究物体的落体运动, ,已知打点计时器打点的周期已知打点计时器打点的周期 为为T,T,当地重力加速度为当地重力加速度为g.g.主要操作如下主要操作如下: : A.A.接通电源接通电源,
3、,释放纸带释放纸带, ,然后关闭电源然后关闭电源; ; B.B.取下纸带取下纸带, ,取其中的一段标出计数点取其中的一段标出计数点, ,相邻计数点间有一个点未画出相邻计数点间有一个点未画出, , 计数点间的数据如图计数点间的数据如图( (乙乙).). 核心点拨核心点拨 (1)(1)利用逐差法利用逐差法s=aTs=aT2 2, ,可以求出物体下落的加速度可以求出物体下落的加速度. . (1)(1)测物体下落过程的加速度测物体下落过程的加速度a,a,为减小误差为减小误差, ,计算式应为计算式应为a=a= , ,测出的测出的a a值值 比当地比当地g g值值 ( (选填选填“大大”或或“小小”);)
4、;若要使若要使a a值接近当地值接近当地g g值值, ,下落物体下落物体 应选用应选用 ( (选填选填“50 g”50 g”或或“1 kg”)1 kg”)的钩码的钩码. . (2)(2)若要验证物体下落过程机械能守恒若要验证物体下落过程机械能守恒, ,若选取若选取A,BA,B为研究点为研究点, ,则要验证的关系式则要验证的关系式 为为 . . 核心点拨核心点拨(2)(2)由于空气阻力的存在由于空气阻力的存在, ,测得的加速度比实际的重力加速度测得的加速度比实际的重力加速度 要小要小 答案答案: :(2)32gT(2)32gT2 2(s(s3 3+s+s4 4+s+s5 5)=(s)=(s5 5
5、+s+s6 6) )2 2-(s-(s2 2+s+s3 3) )2 2 (3)(3)测物体下落过程中阻力的大小测物体下落过程中阻力的大小F Ff f( (恒定恒定),),则还需要测量的物理量是则还需要测量的物理量是 . . 核心点拨核心点拨(3)(3)为了减小阻力的影响为了减小阻力的影响, ,在选择物体时要选择质量大的在选择物体时要选择质量大的. . 解析解析: :(3)(3)物体下落过程中根据牛顿第二定律得物体下落过程中根据牛顿第二定律得mg-Fmg-Ff f=ma,=ma,因此要想测得因此要想测得F Ff f, ,还还 需要测量出物体与夹子的总质量需要测量出物体与夹子的总质量. . 答案答
6、案: :(3)(3)物体与夹子的总质量物体与夹子的总质量 反思总结反思总结 实验数据的处理方法实验数据的处理方法 利用自由落体法验证机械能守恒的实验中利用自由落体法验证机械能守恒的实验中, ,空气阻力和摩擦阻力是实验中所受空气阻力和摩擦阻力是实验中所受 阻力的两个重要来源阻力的两个重要来源; ;阻力对实验的影响是阻力对实验的影响是: :重力势能的减小量大于动能的增重力势能的减小量大于动能的增 加量加量; ;物体实际下落的加速度小于重力加速度物体实际下落的加速度小于重力加速度. .为了减小阻力带来的实验误差为了减小阻力带来的实验误差, , 实验中采取如下措施实验中采取如下措施: :要让打点计时器
7、的限位孔竖直放置要让打点计时器的限位孔竖直放置; ;纸带拉直后释纸带拉直后释 放放; ;选择重物时选择重物时, ,选用质量大、密度大的物体选用质量大、密度大的物体. . 题组冲关题组冲关 1.1.某同学用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律某同学用如图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实验所用的电源为学生 电源电源, ,可以提供输出电压为可以提供输出电压为6 V6 V的交流电和直流电的交流电和直流电, ,交流电的频率为交流电的频率为50 Hz.50 Hz.重锤重锤 从高处由静止开始下落从高处由静止开始下落, ,重锤拖着的纸带上打出一系列的点重锤拖着的纸带上打出一系列的点
8、, ,对纸带上的点测量对纸带上的点测量 并分析并分析, ,即可验证机械能守恒定律即可验证机械能守恒定律. . (1)(1)他进行了下面几个操作步骤他进行了下面几个操作步骤: : A.A.按照图示的装置安装器件按照图示的装置安装器件; ; B.B.将打点计时器接到电源的将打点计时器接到电源的“直流输出直流输出”上上; ; C.C.用天平测出重锤的质量用天平测出重锤的质量; ; D.D.先接通电源先接通电源, ,后释放纸带后释放纸带, ,打出一条纸带打出一条纸带; ; E.E.测量纸带上某些点间的距离测量纸带上某些点间的距离; ; F.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
9、的动能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. . 其中没有必要进行的步骤是其中没有必要进行的步骤是 , ,操作不当的步骤是操作不当的步骤是 . . 答案答案: :(1)C(1)C B B 答案答案: :(2)1.84 (2)1.84 (2)(2)这位同学进行正确操作后挑选出一条点迹清晰的纸带进行测量分析这位同学进行正确操作后挑选出一条点迹清晰的纸带进行测量分析, ,如如 图所示图所示. .其中其中O O点为起始点点为起始点,A,B,C,D,E,F,A,B,C,D,E,F为六个计数点为六个计数点. .根据纸带上的测量数根据纸带上的测量数 据据, ,当打当打B B点时重
10、锤的速度为点时重锤的速度为 m/s.(m/s.(保留保留3 3位有效数字位有效数字) ) 答案答案: :(3)C (3)C (3)(3)他继续根据纸带算出各点的速度他继续根据纸带算出各点的速度v,v,量出下落距离量出下落距离h,h,并以并以 为纵轴、以为纵轴、以h h为为 横轴画出的图像横轴画出的图像, ,应是图中的应是图中的 . . 2 2 v (4)(4)他进一步分析他进一步分析, ,发现本实验存在较大误差发现本实验存在较大误差, ,为此对实验设计进行了改进为此对实验设计进行了改进, ,用如用如 图所示的实验装置来验证机械能守恒定律图所示的实验装置来验证机械能守恒定律: : 通过电磁铁控制
11、的小铁球从通过电磁铁控制的小铁球从A A点自由下落点自由下落, ,下落过程中经过光电门下落过程中经过光电门B B时时, ,通过与之通过与之 相连的毫秒计时器相连的毫秒计时器( (图中未画出图中未画出) )记录挡光时间记录挡光时间t,t,用毫米刻度尺测出用毫米刻度尺测出A,BA,B之间的之间的 距离距离h,h,用游标卡尺测得小铁球的直径用游标卡尺测得小铁球的直径d.d.重力加速度为重力加速度为g.g.实验前应调整光电门位实验前应调整光电门位 置使小球下落过程中球心通过光电门中的激光束置使小球下落过程中球心通过光电门中的激光束. .则小铁球通过光电门时的瞬则小铁球通过光电门时的瞬 时速度时速度v=
12、v= . .如果如果d,t,h,gd,t,h,g存在关系式存在关系式 , ,就可验证机械能守就可验证机械能守 恒定律恒定律. . (5)(5)比较两个方案比较两个方案, ,改进后的方案相比原方案的最主要的优点是改进后的方案相比原方案的最主要的优点是 . . 解析解析: :(5)(5)改进后的方案消除了纸带与打点计时器的摩擦影响改进后的方案消除了纸带与打点计时器的摩擦影响, ,提高了测量的提高了测量的 精确度精确度, ,减小了实验误差减小了实验误差. . 答案答案: :(5)(5)见解析见解析 2.(2.(20172017天津卷天津卷,9,9) )如图所示如图所示, ,打点计时器固定在铁架台上打
13、点计时器固定在铁架台上, ,使重物带动纸带从静使重物带动纸带从静 止开始自由下落止开始自由下落, ,利用此装置验证机械能守恒定律利用此装置验证机械能守恒定律. . (1)(1)对于该实验对于该实验, ,下列操作中对减小实验误差有利的是下列操作中对减小实验误差有利的是 . . A.A.重物选用质量和密度较大的金属锤重物选用质量和密度较大的金属锤 B.B.两限位孔在同一竖直面内上下对正两限位孔在同一竖直面内上下对正 C.C.精确测量出重物的质量精确测量出重物的质量 D.D.用手托稳重物用手托稳重物, ,接通电源后接通电源后, ,撤手释放重物撤手释放重物 解析解析: :(1)(1)选用质量和密度较大
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