高考物理人教版一轮复习课件第五章实验六验证机械能守恒定律.pptVIP

实验六验证机械能守恒定律,实验基础,命题研析,实验基础落实基础提炼精髓,注意事项1.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阻力.2.重物应选用质量大、体积小、密度大的材料.3.应先接通电源,让打点计时器正常工作后,再松开纸带让重物下落.4.纸带长度应选用60cm左右为宜,应选用点迹清晰的纸带进行测量.,误差分析,命题研析突破常规注重创新,命题点一常规实验,【典例1】(2016北京卷,21)利用图1装置做“验证机械能守恒定律”实验.(1)为验证机械能是否守恒,需要比较重物下落过程中任意两点间的(),A.动能变化量与势能变化量B.速度变化量和势能变化量C.速度变化量和高度变化量,解析:(1)重物下落过程中,重力势能减少,动能增加,验证机械能守恒时应比较重物下落过程中任意两点间动能变化量与势能变化量大小是否相等,选项A正确.,答案:(1)A,(2)除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、电磁打点计时器、导线及开关外,在下列器材中,还必须使用的两种器材是()A.交流电源B.刻度尺C.天平(含砝码),解析:(2)电磁打点计时器需要交流电源,测量纸带上点间的距离需要刻度尺,实验中无需知道重物的质量,故选A,B.,答案:(2)AB,(3)实验中,先接通电源,再释放重物,得到如图2所示的一条纸带.在纸带上选取三个连续打出的点A,B,C,测得它们到起始点O的距离分别为hA,hB,hC.已知当地重力加速度为g,打点计时器打点的周期为T.设重物的质量为m.从打O点到打B点的过程中,重物的重力势能变化量Ep=,动能变化量Ek=.,(4)大多数学生的实验结果显示,重力势能的减少量大于动能的增加量,原因是(),解析:(4)实验中由于重物下落不可避免受到阻力作用,因此减少的重力势能大于重物获得的动能,选项C正确.,答案:(4)C,(5)某同学想用下述方法研究机械能是否守恒,在纸带上选取多个计数点,测量它们到起始点O的距离h,计算对应计数点的重物速度v,描绘v2-h图像,并做如下判断:若图像是一条过原点的直线,则重物下落过程中机械能守恒,请你分析论证该同学的判断依据是否正确.,答案:(5)见解析,反思总结,正确认识实验中的阻力,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阻力的两个重要来源;阻力对实验的影响是:重力势能的减小量大于动能的增加量;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,实验中采取如下措施:要让打点计时器的限位孔竖直放置;纸带拉直后释放;选择重物时,选用质量大、密度大的物体.,题组训练,1.图(甲)是探究重物下落过程中动能与重力势能相互转化问题的实验装置.,(1)部分实验操作步骤如下,请将步骤补充完整.按实验要求安装好实验装置;使重物靠近打点计时器,接着先,后,打点计时器在纸带上打下一系列的点.,解析:(1)使用打点计时器应先接通电源后放开纸带.,答案:(1)接通电源释放纸带,(2)图(乙)是一条符合实验要求的纸带,O点为打点计时器打下的第一点.分别测出若干连续点A,B,C与O点之间的距离h1,h2,h3.已知打点计时器的打点周期为T,重物质量为m,重力加速度为g,可得重物下落到B点的过程中,重物增加的动能为,减少的重力势能为.,(3)取打下O点时重物的重力势能为零,计算出该重物下落不同高度h时所对应的动能Ek和重力势能的绝对值|Ep|,建立坐标系,横轴表示h,纵轴表示|Ep|和Ek,根据实验数据在图(丙)中分别绘出对应的图线I(|Ep|-h)和图线(Ek-h),图线I,的斜率分别为k1,k2.图线I与图线不重合的主要原因是.重物和纸带下落过程中所受平均阻力与重物所受重力的比值为.(用k1,k2表示),2.(2017天津卷,9)如图所示,打点计时器固定在铁架台上,使重物带动纸带从静止开始自由下落,利用此装置验证机械能守恒定律.,(1)对于该实验,下列操作中对减小实验误差有利的是.A.重物选用质量和密度较大的金属锤B.两限位孔在同一竖直面内上下对正C.精确测量出重物的质量D.用手托稳重物,接通电源后,撤手释放重物,解析:(1)选用质量和密度较大的金属锤、限位孔对正都可以降低摩擦力对实验结果造成的误差,所以A,B正确;动能与重力势能表达式中都含有质量m,可以约去,故不需要测量出质量m的具体数值,C错误;重锤下落之前应该用手拉住纸带上端而不是用手托住重锤,D错误.,答案:(1)AB,(2)某实验小组利用上述装置将打点计时器接到50Hz的交流电源上,按正确操作得到了一条完整的纸带,由于纸带较长,图中有部分未画出,如图所示.纸带上各点是打点计时器打出的计时点,其中O点为纸带上打出的第一个点.重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出,利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有.,A.OA,AD和EG的长度B.OC,BC和CD的长度C.BD,CF和EG的长度D.AC,BD和EG的长度,答案:(2)BC,命题点二创新实验,(1)用Ep=mgh计算钢球重力势能变化的大小,式中钢球下落高度h应测量释放时的钢球球心到之间的竖直距离.A.钢球在A点时的顶端B.钢球在A点时的球心C.钢球在A点时的底端,解析:(1)钢球下落的高度为初末位置球心间的竖直距离,所以选B.,答案:(1)B,答案:(2)1.50(1.491.51都算对)1.50(1.491.51都算对),答案:(3)见解析,(3)下表为该同学的实验结果:,他发现表中的Ep与Ek之间存在差异,认为这是由于空气阻力造成的.你是否同意他的观点?请说明理由.,解析:(3)若是空气阻力造成的,则Ek应小于Ep,根据表格数据知不是空气阻力造成的.,(4)请你提出一条减小上述差异的改进建议.,【创新/改进点分析】,1.实验器材的改进(1)利用细线系住钢球来验证机械能守恒定律.(2)利用光电门测钢球经过光电门的速度.2.误差分析与实验改进(1)因空气阻力做负功,导致EkEp,是钢球的速度计算方法有误引起的.(2)改进方案应从修正钢球速度大小的角度来设计.,题组训练,1.如图(甲)所示,一位同学利用光电计时器等器材做“验证机械能守恒定律”的实验.有一直径为d、质量为m的金属小球由A处从静止释放,下落过程中能通过A处正下方、固定于B处的光电门,测得A,B间的距离为H(Hd),光电计时器记录下小球通过光电门的时间为t,当地的重力加速度为g,则:,(1)如图(乙)所示,用游标卡尺测得小球的直径d=mm.(2)小球经过光电门B时的速度表达式为v=.,(4)实验中发现动能增加量Ek总是稍小于重力势能减少量Ep,增大下落高度后,则Ep-Ek将(选填“增大”“减小”或“不变”).,解析:(4)由于该过程中有阻力做功,而高度越高,阻力做功越多,故增大下落高度后,则Ep-Ek将增大.,答案:(4)增大,2.(2018辽宁沈阳模拟)某同学利用图示装置,验证以下两个规律:两物块通过不可伸长的细绳相连接,沿绳分速度相等;系统机械能守恒.P,Q,R是三个完全相同的物块,P,Q用细绳连接,放在水平气垫桌上,物块R与轻滑轮连接,放在正中间,a,b,c是三个光电门,调整三个光电门的位置,能实现同时遮光,整个装置无初速度释放.,(1)为了能完成实验,除了记录P,Q,R上三个遮光片的遮光时间t1,t2,t3外.还必