79验证机械能守恒定律含本章习题.ppt

7.9实验：验证机械能守恒定律,实验目的实验原理,在自由落体运动中，若物体下落高度h时的速度为v,则,验证机械能守恒定律。,测定第n点的即时速度的方法是：测出第n点的相邻的前、后两段相等时间T内下落的距离由下列公式算出：,本实验需要测量的物理量：,vh,实验器材,实验器材：打点计时器、纸带、复写纸、重物、刻度尺、铁架台（带铁夹）、学生电源等。,夹子,打点计时器,纸带,重物,铁架台,打点计时器的作用是什么?重物选取的原则是什么?为什么?,密度比较大，质量相对比较大，可以减小因为空气阻力带来的误差,实验中还有哪些应该注意的地方?,计时器要稳定在铁架台上，计时器平面与纸带限位孔调整在竖直方向，铁架台放在桌边，计时器距地面的距离大约是1m,这样做的目的是什么?,计时器平面与纸带限位孔在竖直方向上的目的是减小摩擦以减小实验误差的产生，铁架台放在桌边有利于重物下落到地面上，计时器距地面的距离较大的目的是能够有充足的时间使重物下落，以便在纸带上能够打出较多的点，有利于进行计算,实验步骤,(1)按图把打点记时器竖直安装在铁架台上，用导线把打点计时器与学生电源连好。,(2)把纸带的一端在重锤上用架子固定好，另一端穿过记时器限位孔，用手竖直提起纸带使重锤停靠在打点计时器附近。,实验步骤,(3)先接通电源，后松手让重锤带着纸带下落。,(4)重复几次，得35条纸带。,(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O，以后各依次标上1、2、3.用刻度尺测出对应高度h1、h2、h3,第一个间隔，一定要求是2mm左右吗,实验步骤,(6)应用公式计算各点对应的速度v1、v2、v3.,(7)计算各点对应的势能减少量和动能的增加量进行比较。,数据记录,可不可以用图象处理数据?,图象法处理数据,该图象的斜率表示什么？,为什么图象通过原点？,注意事项,（1）实验中打点记时器的安装，两纸带限位孔必须在同一竖直线上，以减少摩擦力,（2）实验时，必须先接通电源，让打点记时器工作正常后松开纸带让重锤下落,（3）打点记时器必须接50Hz交流低压电源.,（4）必须保留纸带上打出点迹的第一点,且第1、2点间距约为2mm的纸带误差小。,（5）实验中，只要验证gh是否等于v2/2即可，不用测重锤的质量。,误差分析：由于重锤克服阻力做功，所以动能增加量略小于重力势能减少量。,误差分析,1、偶然误差：测量长度时会带来误差,2、系统误差：实验中重物和纸带下落过程中要克服阻力（主要是打点计时器的阻力）做功，故动能的增加量EK必定稍小于势能的减少量EP。,1.2010年理综四川卷22(2),例1：有4条用打点计时器（所用交流电频率为50Hz）打出的纸带A、B、C、D，其中一条是做“验证机械能守恒定律”实验时打出的。为找出该纸带，某同学在每条纸带上选取了点迹清晰的、连续的4个点，用刻度尺测出相邻两个点间距离依次为s1、s2、s3。请你根据下列s1、s2、s3的测量结果确定该纸带为。（已知当地的重力加速度为9.791m/s2）A.61.0mm65.8mm70.7mmB.41.2mm45.1mm53.0mmC.49.6mm53.5mm57.3mmD.60.5mm61.0mm60.6mm,C,2.2010年理综安徽卷21,例2：利用图示装置进行验证机械能守恒定律的实验时,需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h。某班同学利用实验得到的纸带,设计了以下四种测量方案.a.用刻度尺测出物体下落的高度h，并测出下落时间t,通过v=gt打点计时器纸带夹子接电源重物计算出瞬时速度v.b.用刻度尺测出物体下落的高度h，并通过计算出瞬时速度v.,d,辨析,计算物体的速度，可有三种方法,第1种方法是根据机械能守恒定律得到的，而我们的目的就是验证机械能守恒定律，所以不能用第2种方法认为加速度为g，由于各种摩擦阻力不可避免，所以实际加速度必将小于g，这样将得到机械能增加的结论，有阻力作用机械能应该是减少的，故这种方法也不能用,3.2010年理综新课标卷22,变式1：(4分)如图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、012V的直流电源D、012V的交流电源(2)实验中误差产生的原因有。(写出两个原因),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，选取始末两点距离过近；交流电频率不稳定。,AD,4.湖北省部分重点中学2010届第一次联考13,变式2：（11分）在利用重锤下落验证机械能守恒定律的实验中（1）产生误差的主要原因是_A重物下落的实际距离大于测量值B重物下落的实际距离小于测量值C重物的实际末速度v大于gtD重物的实际末速度v小于gt（2）甲、乙、丙三位同学分别得到AB、C三条纸带，它们的前两个点间的距离分别是1.0mm、1.9mm、4.0mm。那么一定存在操作误差的同学是_错误的原因是_.,先释放了重物，后接通电源,D,丙,（3）有一条纸带，各点距A点的距离分别为d1，d2，d3，如图所示，各相邻点间的时间间隔为T，当地重力加速度为g。要用它来验证B和G两点处机械能是否守恒，可量得BG间的距离h,d6-d1,_，B点的速度表达式为vB=_,G点的速度表达式为vG=_，若B点和G点的速度vB、vG和BG间的距离h均为已知量，则当_时，机械能守恒。,2gh,d22T,vG2-vB2,(d7d5)2T,机车启动问题,D,如图3所示，中间有孔的物块A套在光滑的竖直杆上，通过滑轮用不可伸长的轻绳将物体拉着匀速向上运动，则关于拉力F及拉力F的功率P，则下列说法正确的是AF不变，P减小BF增大，P增大CF增大，P不变DF增大，P减小,C,一质量分布均匀的不可伸长的绳索重为G，A、B两端固定在水平天花板上，如图所示，今在绳的最低点C施加一竖直向下的力将绳绷直，在此过程中，绳索AB的重心位置()A逐渐升高B逐渐降低C先降低后升高D始终不变,A,单体多过程问题,ACD,5、如图所示，DO是水平面，初速为v0的物体从D点出发沿DBA滑动到顶点A时速度刚好为零。如果斜面改为AC，让该物体从D点出发沿DCA滑动到A点且速度刚好为零，则物体具有的初速度（）（已知物体与路面之间的动摩擦因数处处相同且不为零。）A大于v0B等于v0C小于v0D取决于斜面的倾角,B,图像问题,ACD,1、质量为m的物体从静止开始以1/2g的加速度竖直向下运动了h，下列说法中正确的是()A物体的动能增加1/2mghB物体的重力势能增加1/2mghC物体的机械能增加1/2mghD重力对物体所做的功1/2mgh,A,一、功能关系,BCD,如图所示,物体以100J的初动能从斜面底端向上运动,当它通过斜面某一点M时,其动能减少80J,机械能减少32J,如果物体能从斜面上返回底端,则物体在运动过程中的下列说法正确的是()A.物体在M点的重力势能为-48JB.物体自M点起重力势能再增加21J到最高点C.物体在整个过程中摩擦力做的功为-80JD.物体返回底端时的动能为30J,C,BC,能量守恒或系统功能关系,14J,如图所示,AB与CD为两个对称斜面,其上部都足够长,下部分别与一个光滑的圆弧面的两端相切,圆弧圆心角为120,半径R=2.0m.一个质量为2kg的物体在离弧底E高度为h=3.0m处,以初速度V0=4m/s沿斜面运动,物体与两斜面的动摩擦因数均为=0.2.求:物体在两斜面上(不包括圆弧部分)一共能运动多少路程?(g=10m/s2),多过程问题,28m,一个小物块从斜面底端冲上足够长的斜面后又返回到斜面底端，已知小物块的初动能为E，它返回到斜面底端的速度为V，克服摩擦力所做功为E/2，若小物块以2E的初动能冲上斜面，则有（）A返回到斜面底端时的动能为3E2；B返回斜面底端时的动能为E；C返回斜面底端时的速度大小为V；D小物块两次往返克服摩擦力做功相同。,B,竖直轻弹簧下端固定在水平地面上，质量为m的小球，从轻弹簧的正上方某一高处自由落下，并将弹簧压缩，直到小球的速度变为零。对于小球、轻弹簧和地球组成的系统，在小球开始与弹簧接触到小球速度变为零的过程中，有（）A、小球的动能和重力势能的总和越来越小，小球的动能和弹性势能的总和越来越大B、小球的动能和重力势能的总和越来越小，小球的动能和弹性势能的总和越来越小C、小球的动能和重力势能的总和越来越大，小球的动能和弹性势能的总和越来越大D、小球的动能和重力势能的总和越来越大，小球的动能和弹性势能的总和越来越小,A,如图所示，斜面倾角为，质量为m的滑块距挡板P为s0，以初速度v0。沿斜面上滑。滑块与斜面间的动摩擦因数为，滑块所受摩擦力小于滑块沿斜面的下滑力。若滑块每次与挡板相碰均无机械能损失。问滑块经过的路程有多大？,重10N的滑块在倾角为30的斜面上，从a点由静止下滑，到b点接触到一个轻弹簧，滑块压缩弹簧到c点开始弹回，返回b点离开弹簧，最后又回到a点，已知ab1m，bc0.2m，那么在整个过程中()A滑块动能的最大值是6JB弹簧弹性势能的最大值是6JC从c到b弹簧的弹力对滑块做的功是6JD整个过程系统机械能守恒,BCD,隐含多过程问题,如图所示，摆球质量为m，摆线长为l，若将小球拉至摆线与水平方向夹300角的P点处，然后自由释放，试计算摆球到达最低点时的速度和摆线中的张力大小。,机械能守恒运用,AD,如图所示，一物体以初速度v0冲向光滑斜面AB，并恰好能沿斜面升高h，下列说法中正确的是（）A若把斜面从C点锯断，物体冲过C点后仍升高hB若把斜面弯成圆弧形D，物体仍沿圆弧升高hC若把斜面从C点锯断或弯成圆弧状，物体都不能升高hD若把斜面AB变成曲面AEB，物体沿此曲面上升仍能到B点,CD,系统机械能守恒,063.上海市南汇区08年第二次模拟考试10,用三根轻杆做成一个边长为L的等边三角形的框架，在其中两个顶点处各固定一个小球A和B，质量分别为2m和m。现将三角形框架的第三个顶点悬挂在天花板上O点，框架可绕O点自由转动。有一水平方向的力F作用在小球A上，使OB间的杆恰好静止于竖直方向，现将F撤去，则A球运动到最低点时的速度大小为（）,A,解见下页,解：,A球运动到最低点时的速度大小为v,对系统，由机械能守恒定律得：,多过程曲线运动机械能守恒,B,灵活运用,15（12分）特种兵过山谷的一种方法可简化为图示情景。将一根长为2d的不可伸长的细绳两端固定在相距为d的A、B两等高点，绳上挂一小滑轮P，战士们相互配合，沿着绳子滑到对面。如图所示，战士甲水平拉住滑轮，质量为m的战士乙吊在滑轮上，脚离地，处于静止状态，此时AP竖直，然后战士甲将滑轮从静止状态释放，若不计滑轮摩擦及空气阻力，也不计绳与滑轮的质量，求：（1）战士甲释放前对滑轮的水平拉力F；（2）战士乙滑动过程中的最大速度,解：,设乙静止时AP间距离为h，则由几何关系得,d2h2(2dh)2,解得,对滑轮受力分析如图，则有,FTFTcosmgFTsinF,解得：,（2）乙在滑动过程中机械能守恒，滑到绳的中点位置最低，速度最大。此时APB三点构成一正三角形。,P与AB的距离为,由机械能守恒有,解得,注意在速度最大时，人并不处在平衡状态，两绳子拉力的合力大于人的重力。此时绳的拉力是多少？,题目,4kg,78N,10m,0.17m,M向下先加速、再减速到零、然且向上加速、再减速到零。