《夺冠之路》福建专用高三物理一轮复习 第5章第6课时 实验：验证机械能守恒定律课件 鲁科版.ppt

第六课时实验 验证机械能守恒定律 1 了解实验的原理 方法 操作过程和注意事项及误差分析 2 借助纸带利用匀变速运动的规律计算物体的速度 从而计算动能 并正确验证机械能守恒定律 二 实验器材铁架台 含铁夹 打点计时器 学生电源 纸带 复写纸 导线 毫米刻度尺 重物 带纸带夹 三 实验步骤1 按如图装置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 把纸带的一端连在重物上用夹子固定好 另一端穿过打点计时器限位孔 用手竖直提起纸带使重物停靠在打点计时器附近 3 先接通电源 再松开纸带 让重物自由下落 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 在起始点标上0 后面从某点开始依次标上1 2 3 用毫米刻度尺测出对应下落高度h1 h2 h3 五 注意事项1 安装打点计时器时 必须使纸带与限位孔在同一竖直线上 以减小摩擦阻力 2 接通电源前 穿过打点计时器的纸带应平展不卷曲 提纸带的手必须拿稳纸带 并使纸带保持竖直 从而不致人为地增大摩擦阻力 导致机械能损耗 3 实验时 必须先接通电源 让打点计时器工作正常后才能松开纸带让重物下落 从而使纸带下落的初速度为零 并且纸带上打出的第一个点是清晰的一个小点 4 测量下落高度时 都必须从起始点算起 不能搞错 选取的各个计数点要离起始点适当远一些 以减小测量高度h值的相对误差 5 选用纸带应尽量挑选第1 2两点之间的距离接近2mm的纸带 以保证打第一个点时纸带的速度为零 实验基本过程的考查 例1 用落体法 验证机械能守恒定律 的实验中 1 从下列器材中选出实验所必需的 其编号为 a 打点计时器 包括纸带 b 重锤 c 天平 d 毫米刻度尺 e 秒表 f 运动小车 2 打点计时器的安装放置要求为 开始打点计时的时候 应先 然后 3 选用的纸带要求是 4 实验中产生误差的原因主要是 使重锤获得的动能往往 为减小误差 悬挂在纸带下的重锤应选择 5 如果以v2 2为纵轴 以h为横轴 根据实验数据绘出的v2 2h图线是 该线的斜率等于 理解实验步骤 仪器使用及实验中的注意事项 误差来源是解决此类题的关键 2 若实验中所用重锤的质量m 1kg 打点纸带如图 甲 所示 打点时间间隔为0 02s 则记录b点时 重锤速度vb 重锤动能ek 从开始下落至b点时重锤的重力势能减少量是 由此可得出的结论是 答案 1 物体从静止开始自由下落2mm 2 0 79m s0 31j0 32j在误差允许的范围内机械能守恒 3 c 创新实验 例3 光电计时器是物理实验中经常用到的一种精密计时仪器 它由光电门和计时器两部分组成 光电门的一臂的内侧附有发光装置 发射激光的装置是激光二极管 发出的光束很细 如图中的a和a 另一臂的内侧附有接收激光的装置 如图中的b和b 当物体在它们之间通过时 二极管发出的激光被物体挡住 接收装置不能接收到激光信号 同时计时器就开始计时 直到挡光结束光电计时器停止计时 故此装置能精确地记录物体通过光电门所用的时间 现有一小球从两光电门的正上方开始自由下落 1 若要用这套装置来验证机械能守恒定律 则要测量的物理量有 每个物理量均用文字和字母表示 2 验证机械能守恒定律的关系式为 本实验是围绕机械能守恒定律的验证设计的 关键是速度的测定 本题改打点计时器测量速度为光电门测量 由于本装置可记录小球通过光电门的时间 t 则将小球的直径d除以 t 即可求出小球经过光电门的速度 若再测出两光电门间相距的高度h 即可验证机械能守恒定律 考点 考查数据处理及误差分析 例题 能力题 在 验证机械能守恒定律 的实验中 已知打点计时器所用电源的频率为50hz 查得当地的重力加速度g 9 80m s2 某同学选择了一条理想的纸带 用刻度尺测量时各计数点对应刻度尺上的读数如图所示 图中o点是打点计时器打出的第一个点 a b c d分别是每两个点取出的计数点 根据以上数据 可知重物由o点运动到b点时 1 重力势能的减少量为多少 2 动能的增加量是多少 3 根据计算的数据可得出什么结论 产生误差的主要原因是什么 3 从 1 2 中计算的数据得出 在实验误差允许的范围内 重物减少的重力势能等于其动能的增加 机械能守恒 重物减少的重力势能略大于其增加的动能 原因 重物在下落时要受到阻力作用 打点计时器对纸带的摩擦力 空气阻力等 需克服阻力做功 答案 见解析 答案 d 本题考查了自由落体法验证机械能守恒定律的实验数据处理方法 只有正确理解自由落体运动的规律和实验的目的 原理才能正确分析判断 测控导航 1 在 验证机械能守恒定律 的实验中 下列物理量中需要用工具测量的有 c a 重物的质量b 重力加速度c 重物下落的高度d 与重物下落高度对应的重物的瞬时速度解析 由机械能守恒定律列方程 等式两边都有质量可消去 故不用测量质量 只需测重物下落高度 计算出对应的速度 故选c 2 2010年湖南卷 如图所示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 解析 此实验用米尺测量重锤下落的高度 电磁打点计时器使用低压交流电源 答案 1 ad 2 纸带与打点计时器之间有摩擦 用米尺测量纸带上表示重物下落高度的两点间的距离时读数有误差 计算势能变化时 选取始末两点距离过近 交流电频率不稳定 任选两个 答案合理即可 3 2011年江门市高考模拟考试理综 验证机械能守恒定律 某同学按照正确的操作选的纸带如图 其中o是起始点 a b c是打点计时器连续打下的3个点 该同学用毫米刻度尺测量o到a b c各点的距离 并记录在图中 单位 cm 1 这三个数据中不符合读数要求的是 应记作 cm 2 实验中产生系统误差的主要原因是 使重锤重力势能的减少量 填 大于 或 小于 动能的增加量 3 如果以v2 2为纵轴 以h为横轴 则v2 2h图线是 该图线的斜率等于 解析 1 15 7不符合读数要求 应估读到毫米的下一位 15 70 2 实验中产生系统误差的主要原因 是纸带通过打点计时器时的摩擦力 因克服摩擦力做功 使重锤重力势能的减少量大于动能的增加量 3 如果以v2 2为纵轴 以h为横轴 则v2 2h图线是过原点的倾斜直线 该图线的斜率等于重力加速度 答案 1 h3 oc或15 7均给分 15 70 2 纸带通过打点计时器时的摩擦力大于 3 过原点的倾斜直线重力加速度 4 2010年福建省联考 如图 甲 所示 是用落体法验证机械能守恒定律的实验装置 g取9 80m s2 1 某同学从完成的实验纸带中选出一条纸带如图 乙 所示 其中o点为打点计时器打下的第一个点 a b c为三个计数点 打点计时器通以50hz的交流电 用最小刻度值为1mm的刻度尺测得o