湖北省远安一中高三物理《实验六 验证机械能收恒定律》复习导学案.doc

实验六验证机械能守恒定律导学案班级： 组号： 姓名： 【学习目标】1理解落体法验证机械能守恒定律的原理、操作要点、误差来源。2能熟练应用计算法、图象法处理实验数据。【考点复习】请按实验复习的基本程序阅读资料p77p78“实验原理”、“核心突破”内容，标记出关键词、要点处并加强理解，再完成以下内容。1操作要点：实验仪器及装置如图，安装打点计时器时要 架稳，使其两限位孔在同一竖直平面内以 ；重物应选用 的物体以减小 的影响；重物应静止在 的地方，先 ，后松开纸带让重物下落，应选点迹清晰，且1、2两点的距离 的纸带进行测量。2数据处理方法：下图是实验中选择的纸带，0为起始点。（1）用起始点和第点计算时，则要验证等式 在误差允许范围内成立，计算打第个点的速度的公式= 。 （2）用图象法验证应绘出 -图线，在误差允许范围内图线是一条 且斜率为 的直线，应是测量各点到 的下落高度。 （3）在纸带上任取两点（如4、）计算时，则要验证等式 在误差允许范围内成立。3误差分析：引起系统误差的原因是 ；引起偶然误差的原因是 。（口述减小本实验系统误差和偶然误差的方法）【典例精析】热点一、实验数据的处理及误差分析【例证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=9.80 m/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62.99 cm、70.18 cm、77.76 cm、85.73 cm.(1)根据以上数据，可知重物由o点运动到c点，重力势能的减少量等于_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，a_g(填“大于”或“小于”)，原因是_。请写出计算的过程： 热点二、用光电门和气垫导轨进行验证【例证2】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.(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。【经典考题】1.下列关于“验证机械能守恒定律”实验的实验误差的说法中，正确的是( )a.重物质量的称量不准会造成较大误差b.重物质量选用得大些，有利于减小误差c.重物质量选用得较小些，有利于减小误差d.纸带下落和打点不同步会造成较大误差2.(1)在“验证机械能守恒定律”实验中，打出的纸带如图所示.设重锤质量为m，交流电源 周期为t，则打点4时重锤的动能可以表示为 _ _。(2)为了求起点0到点4重锤的重力势能变化， 需要知道重力加速度g的值，这个g值应该是( )a.取当地的实际g值 b.根据打出的纸带，用x=gt2求出c.近似取10 m/s2即可 d.以上说法均不对 3用如图实验装置验证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.图中给出的是实验中获取的一条纸带；0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出),计数点间的距离如图所示.已知m1=50g、m2=150g，则(g取9.8 m/s2,所有结果均保留三位有效数字)(1)在纸带上打下计数点5时的速度v5=_m/s；(2)在打点05过程中系统动能的增量ek=_j,系统势能的减少量ep=_j,由此得出的结论是 _ _；(3)若某同学作出图象如图，则当地的实际重力加速度g= _m/s2. 4在研究弹簧的弹性势能与弹簧长度改变量的关系的实验中，弹簧长度的改变量可以利用刻度尺直接测量得到，而弹性势能的大小只能通过物理原理来间接测量.现有两组同学分别按图甲(让钢球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放,使钢球沿水平方向射出桌面)和图乙(让滑块向左压缩弹簧一段距离后由静止释放，使滑块在气垫导轨上向右运动,通过相应的测量仪器可以测出滑块脱离弹簧后的速度)两组不同的测量方案进行测量.请写出图甲方案中弹性势能与小球质量及图中各量之间的关系ep=_ _；图乙方案中除了从仪器上得到滑块脱离弹簧后的速度外还要直接测量的量为_ _；两种方案的共同点都是将弹性势能的测量转化为对_ _能的测量. 5现要通过实验验证机械能守恒定律.实验装置如图所示：水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上a点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为m，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的砝码相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上b点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t，用d表示a点到导轨底端c点的距离，h表示a与c的高度差，b表示遮光片的宽度，s表示a、b两点的距离，将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过b点时的瞬时速度.用g表示重力加速度.完成下列填空和作图.(1) 若将滑块自a点由静止释放，则在滑块从a运动至b的过程中，滑块、遮光片与砝码组成的系统重力势能的减小量可表示为_ _.动能的增加量可表示为_ _.若在运动过程中机械能守恒， 与s的关系式为=_ _.(2)多次改变光电门的位置，每次均令滑块自同一点(a点)下滑，测量相应的s与t值，结果如表所示： 12345s(m)0.6000.8001.0001.2001.400t(ms)8.227.176.445.855.431/t2(104s-2)1.481.952.412.923.39以s为横坐标， 为纵坐标，在坐标纸中描出第1和第5个数据点；根据5个数据点作直线，求得该直线的斜率k=_ 104 m-1s-2(保留