高考物理总复习 实验六 验证机械能守恒定律配套课件.ppt

实验六 验证机械能守恒定律 1 实验目的 验证机械能守恒定律 故只需借助打点计时器 通过纸带测出重物某时刻的下落高度 h和该时刻的瞬时速度v 即可验证机械能是否守恒 测定第n点的瞬时速度的方法 测出第n点相邻的前 后 图s6 1 3 实验器材 铁架台 带铁夹 打点计时器 重锤 带纸带夹子 纸带若干 复写纸片 导线 刻度尺和学生电源 4 实验步骤 1 安装 准备 按如图s6 2装置把打点计时器安装在铁架台上 用导线把打点计时器与学生电源连接好 把纸带的一端用夹子固定在重物上 另一端穿过计时器限位孔 用手竖直提起纸带使重物停靠在打点计时器附件 2 打纸带 先接通电源 后释放纸带 让重物带着纸带自由下落 这样计时器就在纸带上打下了一系列点 更换纸带重复上述步骤做3 5次实验 用mv2 mgh来验证时 应选点迹清晰 且1 2两点 3 选纸带 分两种情况来说明 间距离小于或接近2mm的纸带 若1 2两点间的距离大于2mm 这是由于先释放纸带 后接通电源造成的 这样 第1个点就不是运动的起始点了 这样的纸带不能选 处理纸带时 应选择适当的点作为基准点 这样纸带上打出的第1 2两点间的距离是否为2mm就无关紧要了 所以只要后面的点迹清晰就可选用 图s6 2 自主检测 1 2013年广东六校联考 在用落体法 验证机械能守恒定律 的实验中 根据电磁打点计时器打出的纸带如图s6 3所示 1 选取纸带上打出的连续五个点a b c d e 测出a点距起点o的距离为x0 点a c间的距离为x1 点c e间的距离为x2 交流电的周期为t 则根据这些条件计算重锤下落的加速度a的表达式为 a 打c点时重锤的速度vc 图s6 3 2 在实验中发现 重锤减少的重力势能总是大于重锤增加的动能 其原因主要是因为在重锤下落过程中存在着阻力的作用 我们可以通过该实验装置测定该阻力的大小 若已知当地重力加速度为g 还需要测量的物理量是 写出名称和符号 重锤在下落过程中受到的平均阻力的大小f 热点1 基本实验操作和数据处理 例1 2013年增城一模 在验证机械能守恒定律实验中 1 关于本实验的叙述中 正确的有 a 需用天平测出重锤的质量b 验证机械能是否守恒必须先确定重力势能的参考平面c 打点计时器用四节干电池串联而成的电池组作为电源d 打点计时器安装时要使两限孔位于同一竖直线上并安装稳定 以减少纸带下落过程中的阻力 2 验证机械能是否守恒时 实验中计算某一点的速度 甲 同学的计算方法更符合实验要求 3 本实验中引起误差的主要原因是 4 丙同学按照正确的操作 纸带如图s6 4所示 其中o是起始点 a b c是打点计时器连续打下的3个点 该同学用毫米刻度尺测量o到a b c各点的距离 并记录在图中 单位 cm 图s6 4 这三个数据中不符合读数要求的是 应记作 cm 重锤下落过程中的实际加速度a m s2 结果保留两位有效数字 解析 1 因为我们是比较mgh mv2的大小关系 故m可 思路导引 实验中若纸带匀变速直线运动 测得纸带上的点间距 利用匀变速直线运动的推论 可计算出打出某点时纸带运动的速度 从功能关系的角度知道实验存在的误差 约去比较 不需要用天平 故a错误 验证机械能守恒不需要先确定重力势能的参考平面 故b错误 打点计时器使用交流电源 故c错误 打点计时器安装时要使两限孔位于同一竖直线上并安装稳定 以减少纸带下落过程中的受到阻力 故d正确 2 在验证机械能守恒的实验中 由于存在阻力物体实际下落的加速度小于重力加速度 所以不应当用重力加速度g来表示某位置的速度 根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度 可以求出打纸带上点时小车的瞬时速度大小 所以乙同学的计算方法更符合实验要求 3 本实验中引起误差的主要原因是重锤下落过程中存在 着阻力作用 4 毫米刻度尺测量长度 要求估读即读到最小刻度的下一位 这三个数据中不符合有效数字读数要求的是15 7 应记作15 70cm 根据 h gt2将 h 15 70 12 42 cm 12 42 9 51 cm t 0 02s 带入解得g 9 3m s2 答案 1 d 2 乙 3 重锤下落过程中存在着阻力作用 4 h3 15 70 9 3 拓展提升 1 本题属于对实验原理的直接考查 应准确掌握实验的目的及实验原理分析需要记录的内容 在学习中绝不能死记硬背 2 纸带问题的处理是力学实验中常见的问题 若纸带匀变速直线运动 测得纸带上的点间距利用匀变速直线运动的推论 可计算出打出某点时纸带运动的速度 触类旁通 1 2014年广州一模 验证机械能守恒定律 的实验中 如图s6 5甲所示是打点计时器打出的一条纸带 选取其中连续的计时点标为a b c g h i 对bh段进行研究 图s6 5 重力加速度为g 为完成实验 要比较与 用字 1 已知打点计时器电源频率为50hz 则纸带上打相邻两 点的时间间隔为 2 用刻度尺测量距离时如图乙所示 读出a c两点间距为 cm b点对应的速度vb m s 结果保留三位有效数字 3 若h点对应的速度为vh 重物下落的高度为hbh 当地 母表示 大小 答案 1 0 02s 1 35 1 33 1 36均可 2 5 40 5 33 5 43均可 热点2 创新实验 例2 2013年新课标卷 某同学利用下述装置对轻质弹簧的弹性势能进行探究 一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上 弹簧左端固定 右端与一小球接触而不固连 弹簧处于原长时 小球恰好桌面边缘 如图s6 6甲所示 向左推小球 使弹簧压缩一段距离后由静止释放 小球离开桌面后落到水平地面 通过测量和计算 可求得弹簧被压缩后的弹性势能 甲 乙 s6 6 回答下列问题 1 本实验中可认为 弹簧被压缩后的弹性势能ep与小球抛出时的动能ek相等 已知重力加速度大小为g 为求得ek 至少需要测量下列物理量中的 填正确选项 a 小球的质量 b 小球抛出点到落地点的水平距离sc 桌面到地面的高度hd 弹簧的压缩量 xe 弹簧原长l0 2 用所选取的测量量和已知量表示ek ek 3 图乙中的直线是实验测量得到的s x图线 从理论上可推出 如果h不变 m增加 s x图线的斜率会 填 增大 减小 或 不变 如果m不变 h增加 s x图线的斜率会 填 增大 减小 或 不变 由图乙中给出的直线关系和ek的表达式可知 ep与 x的 次方成正比 思路导引 本题主要考查弹性势能的探究和平抛运动的相关知识 意在考查学生灵活应用知识解决问题的能力 解析 1 利用平抛运动规律 测量出平抛运动的初速度v 测量小球抛出点到落地点的水平距离s 桌面到地面的高度h 根据动能公式 为求得ek 还需要测量小球的质量m 所以正确选项是abc 3 弹簧的压缩量 x越大 弹性势能越大 小球抛出时的动能越大 所以s与 x成正比 如果h不变 m增加 s x图象斜率会减小 如果m不变 h增加 s x图象斜率会增大 所以弹簧被压缩后的弹性势能ep与 x的二次方成正比 答案 1 abc 2 mgs24h 3 减小增大2 方法技巧 解答此类题要利用相关物理规律列出方程 再结合题给图象进行解答 触类旁通 2 2013年江门高三模拟 某实验小组利用光电计时器验证物块沿斜面下滑过程中机械能守恒 实验装置如图s6 7甲所示 让物块从斜面顶端滑下 若测得物块在通过a b光电门时的速度为v1和v2 a b之间的距离为l