高考物理一轮总复习 实验六：验证机械能守恒定律课件.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 13 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 直尺和学生电源 4 实验步骤 图s6 2 1 按图s6 2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 2 把纸带的一端用夹子固定在重锤上 另一端穿过计时器限位孔 用手竖直提起纸带使重锤停靠在打点计时器附近 3 先接通电源 然后松手让重锤带着纸带自由下落 4 重复几次 得到3 5条打好点的纸带 5 在打好点的纸带中挑选点迹清晰的一条纸带 在起点标上o 以后各点依次标上1 2 3 4 用刻度尺测出对应的下落高度h1 h2 h3 h4 行比较 5 注意事项 1 实验中打点计时器的安装 两纸带限位孔必须在同一竖 直线上 以减小摩擦阻力 2 实验时 必须先接通电源 让打点计时器工作正常后才 松手让重锤下落 3 打点计时器必须接交流电源 4 重锤应选质量较大的 从而使重力远大于下落过程中所 受的阻力 减小实验误差 5 选用纸带时应尽量挑第一 二点间距离接近2mm的纸 带 6 计算下落高度时 都必须从起始点算起 不能搞错 为了减小测量h的相对误差 选取的各个计数点要离起始点远一些 但纸带也不宜过长 有效长度可在60 80cm内 7 因为实验要求第一个点对应重锤开始下落的时刻 这就要尽量使该点是清晰小点 为此提起纸带的手要保持不动 待接通电源 打点计时器正常工作后再松开纸带 跟踪训练 1 2010年新课标卷 图s6 3为验证机械能守恒定律的实验装置示意图 现有的器材为 带铁夹的铁架台 电磁打点计时器 纸带 带铁夹的重锤 天平 回答下列问题 ad 1 为完成此实验 除了所给的器材 还需要的器材有 填入正确选项前的字母 a 米尺 b 秒表 c 0 12v的直流电源 d 0 12v的交流电源 2 实验中误差产生的原因有 写出两个原因 图s6 3 纸带与打点计时器之间有摩擦 用米尺测量纸带上点的位 置时读数有误差 2 2010年广州二模 用如图s6 4所示的装置做 验证机械能守恒定律 实验 打点计时器的打点周期为t 重锤的质量为m 重力加速度为g 图s6 4 1 完成下面部分实验步骤的相关内容 a 按图示的装置安装器件 b 将打点计时器接到 填 直流 或 交流 电源上 c 先 再 让重锤拖着纸带从高处自由下落 d 2 图s6 5是实验打出的纸带 o是速度为零的点 a b c是从合适位置选取的三个连续点 其他点未画出 量得 d1 d2 d3 取图中o和 填 a b 或 c 点来验证机械能守恒定律比较简捷方便 打点计时器打下该点时重锤的动 能ek 图s6 5 解析 打点计时器应接低压交流电源 打点计时器刚接通电源时打点还不稳定 所以操作时 先接通打点计时器的电源再释放纸带 从图上数据来看b点的瞬时速度可求 所以取ob 答案 1 交流接通打点计时器的电源释放纸带 题型1实验原理和操作 例1 关于 验证机械能守恒定律 实验 下面列出一 些实验步骤 a 用天平称出重物和夹子的质量b 将重物系在夹子上 c 将纸带穿过打点计时器 上端用手提着 下端夹在系有重物的夹子上 再把纸带向上拉 让夹子静止靠近打点计时器处 d 把打点计时器接在学生电源的交流输出端 把输出电 压调至6v 电源暂不接通 e 把打点计时器用铁夹固定到放在桌边的铁架台上 使 两个限位孔在同一竖直线上 f 在纸带上选取几个点 进行测量并记录数据g 用秒表测出重物下落的时间 h 接通电源 待打点计时器工作稳定后释放纸带i 切断电源 j 更换纸带 重新进行两次实验 k 在三条纸带中选出较好的一条 l 进行计算 得出结论 完成实验报告 m 拆下导线 整理器材 对于本实验的以上步骤中 不必要的有 正确步骤的合理顺序是 填写代表字母 备考策略 高考中也经常出现对该实验的基本原理和步骤的考查 熟悉本实验的原理和操作步骤是解题的关键 这里要注意的是 实验中不能将物体下落的加速度当做本地加速度 ag edbchijmkfl 触类旁通 1 2012年广东六校联考 在 验证机械能守恒定律 实验 时 关于本实验的叙述中 正确的有 a 打点计时器安装时要使两限位孔位于同一竖直线上并安装稳定 以减小纸带下落过程中的阻力b 需用天平测出重锤的质量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 用手竖直提起纸带 先闭合打点计时器的电源开关 然后释放重锤 ad 同学的计算方法更符合实验要求 重力加速度g的数值 甲同学用9 8m s2代入 乙同学用通过对纸带分析计算出重锤下落的实际加速度代入 丙同学用当地的实际重力加速度代入 其中 同学的做法是正确的 丙 乙 题型2纸带数据的处理和误差分析 例2 2010年湛江二模 在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中 质量m 1 00kg的重物自由下落 打点计时器在纸带上打出一系列点 如图s6 6所示为选取的一条符合实验要求的纸带 o为第一个点 a b c为从合适位置开始选取的三个连续点 其他点未画出 已知打点计时器每隔0 02s打一次点 当地的重力加速度g 9 80m s2 那么 1 纸带的 填 左 或 右 端与重物相连 2 根据图上所得的数据 应取图中o点和 点来验证 机械能守恒定律 3 从o点到所取点 重物重力势能减少量 ep j 动能增加量 ek j 结果取三位有效数字 4 实验的结论是 图s6 6 解析 1 验证机械能守恒定律是利用自由落体运动 纸带做匀加速运动 点间距离越来越大 所以重物在纸带的左端 2 从图上数据来看b点的瞬时速度可求 所以取ob段来验证机械能守恒定律 4 从数据看 ep ek 所以实验的结论是在误差允许的范围内 机械能守恒 答案 1 左 2 b 3 1 881 84 4 在误差允许的范围内机械能守恒 备考策略 这里处理数据 要求掌握求瞬时速度的方法 即等于该点 是这一段的中点时刻 所在这一段的平均速度 对于产生误差 要知道最主要的原因是 纸带和打点计时器之间的摩擦 造成的 触类旁通 2 2012年广州调研 用如图s6 7所示的装置 验证机械 能守恒定律 d 1 下列物理量需要测量的是 通过计算得到的是 填写代号 a 重锤质量b 重力加速度 c 重锤下落的高度d 与下落高度对应的重锤的瞬时速度 图s6 7 c 图s6 8 2 设重锤质量为m 打点计时器的打点周期为t 重力加速度为g 图s6 8是实验得到的一条纸带 a