高考物理一轮复习 实验6 验证机械能守恒定律课件.ppt

实验六验证机械能守恒定律 误差分析1 减小测量误差 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 注意事项1 打点计时器要竖直 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 重物密度要大 重物应选用质量大 体积小 密度大的材料 3 一先一后 应先接通电源 让打点计时器正常工作 后松开纸带让重物下落 热点一实验原理与操作 典例1 在利用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中 电源的频率为50hz 依次打出的点为0 1 2 3 4 n 则 图1 1 如用第2点到第6点之间的纸带来验证 必须直接测量的物理量为 必须计算出的物理量为 验证的表达式为 2 下列实验步骤操作合理的排列顺序是 填写步骤前面的字母 a 将打点计时器竖直安装在铁架台上b 接通电源 再松开纸带 让重物自由下落 跟踪短训 1 利用图2实验装置探究重物下落过程中动能与重力势能的转化问题 图2 1 实验操作步骤如下 请将步骤b补充完整 a 按实验要求安装好实验装置 b 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 c 图3为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 图3 2 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 结合实验中所测得的h1 h2 h3 可得重物下落到b点时的速度大小为 纸带从o点下落到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ep 建立坐标系 横轴表示h 纵轴表示ek和ep 根据以上数据在图4中绘出图线 和图线 已求得图线 斜率的绝对值k1 2 94j m 请计算图线 的斜率k2 j m 保留三位有效数字 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和k2表示 图4 4 通过对k1和k2的比较分析 可得到的结论是 只要求写出一条 热点二实验数据的处理及误差分析 典例2 用如图5甲所示实验装置验证m1 m2组成的系统机械能守恒 m2从高处由静止开始下落 m1上拖着的纸带打出一系列的点 对纸带上的点迹进行测量 即可验证机械能守恒定律 图乙给出的是实验中获取的一条纸带 0是打下的第一个点 每相邻两个计数点间还有4个点 图中未标出 计数点间的距离如图乙所示 已知m1 50g m2 150g 则 g取10m s2 结果保留两位有效数字 图5 答案 1 2 4 2 0 580 60在误差允许的范围内 m1 m2组成的系统机械能守恒 3 9 7 跟踪短训 2 2013 南京模拟 某实验小组在做 验证机械能守恒定律 实验中 提出了如图7所示的甲 乙两种方案 甲方案为用自由落体运动进行实验 乙方案为用小车在斜面上下滑进行实验 图7 1 组内同学对两种方案进行了深入的讨论分析 最终确定了一个大家认为误差相对较小的方案 你认为该小组选择的方案是 理由是 2 若该小组采用图甲的装置打出了一条纸带如图8所示 相邻两点之间的时间间隔为0 02s 请根据纸带计算出b点的速度大小 m s 结果保留三位有效数字 图8 3 该小组内同学们根据纸带算出了相应点的速度 作出v2 h图线如图9所示 请根据图线计算出当地的重力加速度g m s2 结果保留两位有效数字 图9 答案 1 甲采用乙图实验时 由于小车和斜面间存在摩擦力的作用 且不能忽略 所以小车在下滑过程中机械能不守恒 故乙图不能用来验证机械能守恒定律 2 1 37 3 9 7或9 8 探究高考命题视角以本实验为背景 通过改变实验条件 实验仪器设置题目 不脱离教材而又不拘泥教材 体现开放性 探究性 实验方法的改进等特点 视角1实验方案的改进 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 如典例3 通过小球自由落体运动的闪光照片验证机械能守恒 如探究跟踪3 视角2计算法数据处理 典例3 利用气垫导轨验证机械能守恒定律 实验装置示意图如图10所示 图10 1 实验步骤 将气垫导轨放在水平桌面上 桌面高度不低于1m 将导轨调至水平 用游标卡尺测量挡光条的宽度l 9 30mm 由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离s cm 将滑块移至光电门1左侧某处 待砝码静止不动时 释放滑块 要求砝码落地前挡光条已通过光电门2 从数字计时器 图中未画出 上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间 t1和 t2 用天平称出滑块和挡光条的总质量m 再称出托盘和砝码的总质量m 2 用表示直接测量量的字母写出下列所示物理量的表达式 滑块通过光电门1和光电门2时瞬时速度分别为v1 和v2 当滑块通过光电门1和光电门2时 系统 包括滑块 挡光条 托盘和砝码 的总动能分别为ek1 和ek2 在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中 系统势能的减少 ep 重力加速度为g 3 如果 ep 则可认为验证了机械能守恒定律 探究跟踪 2013 海南卷 11 某同学用图11 a 所示的实验装置验证机械能守恒定律 已知打点计时器所用电源的频率为50hz 当地重力加速度为g 9 80m s2 实验中该同学得到的一条点迹清晰的完整纸带如图 b 所示 纸带上的第一个点记为o 另选连续的三个点a b c进行测量 图中给出