高三物理一轮复习 实验六 验证机械能守恒定律课件.ppt

基础自主梳理 基础自主梳理 基础自主梳理 基础自主梳理 精典考题例析 例1 2015 广州学业水平测试 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电源 输出电压为6v的交流电和直流电两种 重锤从高处由静止开始下落 打点计时器在重锤拖着的纸带上打出一系列的点 对纸带上的点痕进行测量 即可验证机械能守恒定律 1 下面列举了该实验的几个操作步骤 a 按照图示的装置安装器件 b 将打点计时器接到电源的 直流输出 上 c 用天平测出重锤的质量 d 先接通电源 后释放纸带 打出一条纸带 e 测量纸带上某些点间的距离 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的动能 其中没有必要进行的步骤是 操作不当的步骤是 精典考题例析 2 利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值 根据打出的纸带 选取纸带上的连续的五个点a b c d e 测出各点之间的距离如图所示 使用交流电的频率为f 则计算重锤下落的加速度的表达a 用x1 x2 x3 x4及f表示 3 在验证机械能守恒定律的实验中发现 重锤减小的重力势能总是大于重锤增加的动能 其主要原因是重锤和纸带下落过程中存在阻力作用 可以通过该实验装置测阻力的大小 若已知当地重力加速度为g 还需要测量的物理量是 试用这些物理量和纸带上的数据符号表示重锤和纸带在下落的过程中受到的平均阻力大小ff 精典考题例析 解析 1 本实验验证1 2mv2 mgh时没必要测出重锤质量 打点计时器必须接交流电源 2 求加速度a时应该用逐差法 a x3 x4 x2 x14t2 x3 x4 x2 x1 f24 3 由mg ff ma可知 ff m g a m g x3 x4 x2 x1 f24 只要再测出重锤的质量m即可求出平均阻力ff 答案 1 cb 2 x3 x4 x2 x1 f24 3 重锤质量m 精典考题例析 感悟提升 实验原理是操作和数据处理的理论基础和灵魂 纸带处理时重力势能的减少量中的g通常取9 8m s2 而不能取10m s2 求动能必须用瞬时速度 应用图象研究时 必须推导出对应的函数图象 精典考题例析 1 在 验证机械能守恒定律 的实验中 已知电磁打点计时器所用的电源的频率为50hz 查得当地的重力加速度g 9 80m s2 测得所用的重物质量为1 00kg 实验中得到一条点迹清晰的纸带 如图所示 把第一个点记为o 另选连续的四个点a b c d作为测量的点 经测量知道a b c d各点到o点的距离分别为62 99cm 70 18cm 77 76cm 85 73cm 1 根据以上数据 可知重物由o点运动到c点 重刀势能的减少量等于j 动能的增加量等于j 取三位有效数字 2 根据以上数据 可知重物下落时的实际加速度a m s2 ag 填 大于 或 小于 原因是 解析 由题意知重物由o点运动至c点 下落的高度为hc 77 76cm 0 7776m m 1 00kg g 9 80m s2 所以重力势能的减少量为 ep mghc 1 00 9 80 0 7776j 7 62j 重物经过c点时的速度vc bd2t od ob2t又因为t 0 02s od 85 73cm 0 8573m ob 70 18cm 0 7018m所以vc 0 8573 0 70182 0 02m s 3 89m s故重物动能的增加量 ek 1 2mvc2 1 2 1 00 3 892j 7 57j 2 根据cd ab 2at2 cd od oc ab ob oa 代入数据得a 9 75m s2 g 实验中重物受空气阻力 纸带受限位孔或打点计时器振针的阻力作用 导致a g 答案 1 7 627 57 2 9 75小于重物受空气阻力 纸带受限位孔或打点计时器振针的阻力 精典考题例析 精典考题例析 精典考题例析 精典考题例析 精典考题例析 精典考题例析 精典考题例析 精典考题例析 速效提升训练 1 多选 图示是用自由落体法验证机械能守恒定律时得到的一条纸带 有关尺寸在图中已注明 我们选中n点来验证机械能守恒定律 下面举一些计算n点速度的方法 其中正确的是 cd a n点是第n个点 则vn gntb n点是第n个点 则vn g n 1 tc vn xn xn 12td vn hn 1 hn 12t 解析 如果用公式vn gnt或vn g n 1 t计算vn 就等于认可了运动的加速度为g 即物体只受重力时产生的加速度 这样实际上是已经当作机械能守恒来运算 故a b两项均错误 由n点是n 1点和n 1点的中间时刻所打的点 c d两项计算的均是n 1点与n 1点间的平均速度 由匀变速运动的瞬时速度和平均速度的关系可知c d两项正确 速效提升训练 速效提升训练 速效提升训练 3 如图所示 两个质量分别为m1和m2的物块a和b 分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端 m1 m2 1 2是两个光电门 用此装置验证机械能守恒定律 1 实验中除了记录物块b通过两光电门时的速度v1 v2外 还需要测量的物理量是 2 用已知量和测量量写出验证机械能守恒的表达式 速效提升训练 解析 a b运动过程中 若系统的机械能守恒 则有m1gh m2gh 12 m1 m2 v22 v12 所以除了记录物体b通过两光电门时的速度v1 v2外 还需要测的物理量有 m1和m2 两光电门之间的距离h 答案 1 a b两物块的质量m1和m2 两光电门之间的距离h 2 m1 m2 gh 12 m1 m2 v22 v12 速效提升训练 4 某研究性学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律 实验装置如图甲所示 在气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电传感器a b 滑块p上固定一遮光条 若光线被遮光条遮挡 光电传感器会输出高电压 两光电传感器采集数据后与计算机相连 滑块在细线的牵引下向左加速运动 遮光条经过光电传感器a b时 通过计算机可以得到如图乙所示的电压u随时间t变化的图线 速效提升训练 1 实验前 接通气源 将滑块 不挂钩码 置于气垫导轨上 轻推滑块 当图乙中的 t1 t2 选填 或 时 说明气垫导轨已经水平 2 用螺旋测微器测遮光条宽度d 测量结果如图丙所示 则d mm 3 滑块p用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与质量为m的钩码q相连 将滑块p由图甲所示位置释放 通过计算机得到的图象如图乙所示 若 t1 t2和d已知 要验证滑块和钩码组成的系统机械能是否守恒 还应测出和 写出物理量的名称及符号 4 若上述物理量间满足关系式 则表明在上述过程中 滑块和钩码组成的系统机械能守恒 速效提升训练 解析 1 当 t1 t2时 滑块通过光电门a b的速度相同 说明气垫导轨已经水平 2 d 8mm 0 01mm 47 4 8 474mm 3 4 要验证系统机械能守恒 应验证的关系式为 mgl 12 m m d t2