高考物理 实验六验证机械能守恒定律复习课件 沪科版.ppt

实验六验证机械能守恒定律 过程分析导引 实验典例精析 知能优化演练 知识要点归纳 实验六验证机械能守恒定律 知识要点归纳 实验目的验证机械能守恒定律 实验原理通过实验 求做自由落体运动物体的重力势能的减少量和相应过程动能的增加量 若二者相等 说明机械能守恒 从而验证机械能守恒定律 实验器材打点计时器及电源 纸带 复写纸 重物 刻度尺 带有铁夹的铁架台 导线 过程分析导引 一 实验步骤1 如图5 6 1所示装置 将纸带固定在重物上 让纸带穿过打点计时器 图5 6 1 2 用手提着纸带 让重物静止地靠近打点计时器的下方 然后接通电源 松开纸带 让重物自由落下 纸带上打下一系列小点 3 从打出的几条纸带中挑选第一 二点间的距离接近2mm且点迹清晰的纸带进行测量 记下第一个点的位置o 并在纸带上从任意点开始依次选取几个点1 2 3 4 并量出各点到o点的距离h1 h2 h3 计算相应的重力势能减少量mghn 1 本实验中因重物和纸带在下落过程中要克服各种阻力 空气阻力 打点计时器阻力 做功 故动能的增加量 ek稍小于重力势能的减少量 ep 即 ek ep 这属于系统误差 改进的办法是调整器材的安装 尽可能地减小阻力 2 本实验的另一个误差来源于长度的测量 属偶然误差 减小误差的办法是测下落距离时都从0点量起 一次将各打点对应的下落高度测量完 或者多次测量取平均值来减小误差 四 实验结论在重力作用下 物体的重力势能和动能可以互相转化 但总的机械能守恒 实验典例精析 2010年高考课标全国卷 图5 6 2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 1 为完成此实验 除了所给的器材 还需要的器材有 填入正确选项的前字母 图5 6 2 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 解析 1 用a项米尺测量长度 用d项交流电源供打点计时器使用 2 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 计算势能变化时选取的始末两点距离过近 交流电频率不稳定 答案 1 a d 2 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 计算能变化时 选取始末两点距离过近 交流电频率不稳定 某同学利用如图5 6 3所示的实验装置验证机械能守恒定律 弧形轨道末端水平 离地面的高度为h 将钢球从轨道的不同高度h处由静止释放 钢球的落点距轨道末端的水平距离为s 图5 6 3 1 若轨道完全光滑 s2与h的理论关系应满足s2 用h h表示 2 该同学经实验测量得到一组数据 如下表所示 请在图5 6 4所示的坐标纸上作出s2 h关系图 图5 6 4 3 对比实验结果与理论计算得到的s2 h关系图线 图中已画出 自同一高度静止释放的钢球 水平抛出的速率 填 小于 或 大于 理论值 4 从s2 h关系图线中分析得出钢球水平抛出的速率差十分显著 你认为造成上述偏差的可能原因是 图5 6 5 3 从图中看 同一h时的s2值 理论值明显大于实际值 而在同一高度h下的平抛运动水平射程由水平速率决定 可见实际水平速率小于理论速率 4 由于客观上 轨道与钢球间存在摩擦 机械能减小 因此会导致实际值比理论值小 钢球的转动也需要能量维持 而机械能守恒中没有考虑重力势能转化成转动动能的这一部分 也会导致实际速率明显小于理论速率 这一点 可能不少同学会考虑不到 答案 1 4hh 2 如图5 6 5所示 3 小于 4 摩擦 转动 回答其一即可 规律总结 在设计一个新实验时