高考物理大一轮复习实验六验证机械能守恒定律课件.ppt

实验六验证机械能守恒定律,实验准备,实验原理,在只有重力做功的自由落体运动中，物体的_和_互相转化，但总的机械能守恒，若物体某时刻速度为图S6-1,重力势能,动能,故只需借助打点计时器，通过纸带测出重物某时刻的_和该时刻的_，即可验证机械能,是否守恒.,实验器材铁架台(带铁夹)，打点计时器，重锤(带纸带夹子)，纸带几条，复写纸片，导线，刻度尺，学生电源.,下落高度h,瞬时速度v,实验过程,实验步骤,打点计时器,学生电源,(1)按如图S6-2所示把打点计时器安装在铁架台上，用导线把_与_连接好.图S6-2,(2)把纸带的一端用夹子固定在重锤上，另一端穿过打点计时器的_，用手竖直提起纸带使重锤停靠在_,附近.,(3)先接通电源，后释放重锤并带着纸带自由下落.(4)重复几次，得到35条打好点的纸带.(5)在打好点的纸带中挑选点迹清晰的一条，在起点标上O，以后各点依次标上1、2、3、4用刻度尺测出对应下落高度h1、h2、h3、h4.,(7)计算各点对应的重力势能的减少量_和动能,增加量_，并进行比较.,限位孔,打点计时器,mghn,实验结论,做自由落体运动的物体机械能守恒或仅在重力作用下物体,机械能守恒.,【基础检测】实验时，发现重锤减少的重力势能总是大于重锤增加的动,能，造成这种现象的主要原因是(,),A.选用的重锤质量过大B.选用的重锤质量过小C.空气对重锤的阻力和打点计时器对纸带的阻力影响过大D.实验操作不细致，实验数据测量不准确答案：C,考点1实验原理和操作重点归纳,1.实验原理的理解：三种验证方案(1)利用起始点和第n点计算.,测出第n点到起始点的距离hn，算出ghn.,2.实验操作步骤,安装穿纸带打纸带处理数据.,(1)实验中打点计时器的安装，两纸带限位孔必须在同一竖,直线上，以减小摩擦阻力.,(2)实验时，必须先接通电源，让打点计时器工作正常稳定,后再释放纸带，让重锤下落.,(3)打点计时器必须接低压交流电源.,(4)重锤的选择应是质量较大，从而使重力远大于下落过程,中所受的阻力，实现减小实验误差的目的.,(7)实验中，只要验证gh是否等于即可，不用测量重锤的,(5)选用纸带时尽量挑选第1、2点间距离接近2mm的纸带.(6)测量下落高度时，都必须从起始点算起.只进行一次零刻度对齐，读出各点高度，减小测量的相对误差，选取的各个计数点要离起始点较远，但纸带也不宜过长，有效长度可在6080cm内.,v2,2,质量.,典例剖析,例1：关于“验证机械能守恒定律”的实验，下面列出一,些实验步骤：,A.用天平称出重物和夹子的质量B.将重物系在夹子上,C.将纸带穿过打点计时器，上端用手提着，下端夹在系有重物的夹子上，再把纸带向上拉，让夹子静止在靠近打点计时器处,D.把打点计时器接在学生电源的交流输出端，把输出电压,调至6V(电源暂不接通),E.把打点计时器用铁夹固定到放在桌边的铁架台上，使两,个限位孔在同一竖直线上,F.在纸带上选取几个点，进行测量并记录数据G.用秒表测出重物下落的时间,H.接通电源，待打点计时器工作稳定后释放纸带I.切断电源,J.更换纸带，重新进行两次实验K.在三条纸带中选出较好的一条,L.进行计算，得出结论，完成实验报告M.拆下导线，整理器材,确步骤的合理顺序是_.(填代表的字母)思维点拨：熟悉实验的操作步骤及每一步操作的作用.可知，质量m可以约去，故可不用测量质量；打点计时器本来就是计时仪器，故不用秒表计时.,答案：AG,EDBCHIJKFLM,【考点练透】1.(2015年广西南宁模拟)用如图S6-3甲所示的装置“验证机械能守恒定律”.,甲,乙,图S6-3,(1)下列物理量需要测量的是_，通过计算得到的是,_.(填正确答案对应的字母).,A.重锤质量,B.重力加速度,C.重锤下落的高度,D.与下落高度对应的重锤的瞬时速度,(2)设重锤质量为m、打点计时器的打点周期为T、重力加速度为g.如图乙所示是实验得到的一条纸带，A、B、C、D、E为相邻的连续点.根据测得的s1、s2、s3、s4写出重锤由B点到D点势能减少量的表达式：_，动能增加量的表达式：_.,解析：(1)实验中需要直接测量的是重锤下落的高度，通过计算得到的是与下落高度相对应的重锤的瞬时速度.(2)重锤重力势能的减少量为mg(s3s1)，,考点2纸带数据的处理和误差分析重点归纳1.误差分析,(1)测量误差：减小测量误差的方法，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)系统误差：因重物和纸带在下落过程中要克服各种阻力(如空气阻力、打点计时器与纸带间的摩擦力)做功，故动能的增加量Ek稍小于重力势能的减少量Ep，即EkEk说明有部分重力势能转变成了其他形式的能，是因为下落过程中存在摩擦阻力和空气阻力的影响.,答案：(1)D,(2)左,0.98,下落过程中存在摩擦阻,力和空气阻力的影响,【考点练透】2.(2016年新课标全国卷)某同学用如图S6-5甲所示的实验装置验证机械能守恒定律，其中打点计时器的电源为交流电源，可以使用的频率有20Hz、30Hz和40Hz，打出纸带的一部分如图乙所示.,甲,乙,图S6-5,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推算.,(1)若从打出的纸带可判定重物匀加速下落，利用f和图乙中给出的物理量可以写出：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_.,(2)已测得s18.89cm，s29.50cm，s310.10cm；当重力加速度大小为9.80m/s2，实验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的1%.由此推算出f为_Hz.,(2)重物下落的过程中，由牛顿第二定律可得,mgF阻ma,由已知条件F阻0.01mg由得a0.99g,考点3实验的改进与创新重点归纳,1.实验器材的改进,由系统动能、重力势能的变化验证机械能守恒，所用实,验器材：光电门、气垫导轨.,通过小球自由落体运动的频闪照片验证机械能守恒.2.实验原理的迁移,由单一物体的机械能守恒迁移至多物体机械能守恒的验,证.,典例剖析,例3：某同学利用如图S6-6所示的装置来验证由小车与钩,码组成的系统机械能守恒.,图S6-6,(1)现提供如下器材：,A.小车,B.钩码,C.一端带滑轮的长木板,D.细绳,E.电,火花打点计时器,F.纸带,G.毫米刻度尺,H.游标卡尺,I.低,压交流电源J.220V交流电源需要的器材是_.(2)为尽可能消除摩擦力对本实验的影响，使验证结果尽可能准确，则小车质量M和钩码质量m的关系应该满足_.,(3)小明和小军同学在做该实验时，小明认为只要采用平衡摩擦力的方法将摩擦力平衡掉就可以了，无须满足(2)问中小车质量M和钩码质量m的关系，而小军却否认小明的看法，你认为小明的看法_(填“正确”或“不正确”)，理由是：,_.,(4)两位同学统一观点后完成实验，得到一条纸带，去掉前面比较密集的点，选择点迹清晰且便于测量的连续7个点(标号为06)，测出相关距离如图S6-7所示，要验证在第2点与第5点时系统的机械能相等，则应满足关系式_(设小车质量M，钩码质量m，打点周期为T).,图S6-7,解析：(1)实验不需要游标卡尺，距离由刻度尺测量，电火花计时器直接使用220V交流电源，不需要低压交流电源，不需要的器材是H、I.还需要天平测量钩码和小车的质量.(2)为尽可能消除摩擦力对本实验的影响，使验证结果尽可能准确，则小车质量M和钩码质量m的关系应该满足Mm，这样能使摩擦力做的功相对少些，以减小机械能的损失.,(3)小明的看法不正确，因为平衡摩擦力后，摩擦力还做负功，系统机械能不守恒.(4)利用匀变速直线运动的推论：,从第2点到第5点时系统的动能增加从第2点到第5点时系统的重力势能减小量为mg(d5d2),答案：(1)H，I天平(2)Mm,(3)不正确,因为平衡摩擦力后，摩擦力还做负功，系统机,械能不守恒,【考点练透】3.如图S6-8甲所示是验证机械能守恒定律的实验.小圆柱由一根不可伸长的轻绳拴住，轻绳另一端固定.将轻绳拉至水平后由静止释放.在最低点附近放置一组光电门，测出小圆柱运动到最低点的挡光时