江苏省南通市2023届高考物理一轮复习验证机械能守恒定律学案（无答案）

江苏省南通市2023届高考物理一轮复习验证机械能守恒定律学案（无答案）PAGEPAGE2验证机械能守恒定律自主学习一．考纲解读1.理解验证机械能守恒定律的实验原理.2.能分析实验误差,处理实验数据.3.能对探究性实验进行合理分析.二．双基回扣1.关于“验证机械能守恒定律〞的实验,以下说法中正确的选项是()A.重物的重力应远大于重物所受的空气阻力和纸带所受打点计时器的阻力B.实验时应先放开纸带,再接通电源C.打点计时器应接在电压为4~6V的直流电源上D.测下落高度时,需从起始点算起,且选取的各点应距起始点适当远一些2.在“验证机械能守恒定律〞的实验中,以下实验操作顺序正确合理的一项为哪一项()A.先将固定在重物上的纸带穿过打点计时器,再将打点计时器固定在铁架台上B.先用手提着纸带,使重物静止在打点计时器下方,再接通电源C.先放开纸带让重物下落,再接通打点计时器的电源D.先取下固定在重物上的打好点的纸带,再切断打点计时器的电源3.关于“验证机械能守恒定律〞的实验,以下说法中正确的选项是()A.实验中摩擦是不可防止的,因此纸带越短越好,因为纸带越短,克服摩擦力做的功就越少,误差就越小B.实验时需称出重物的质量C.纸带上第1、2两点间距假设不接近2mm,那么无论怎样处理实验数据,实验误差都一定较大D.处理打点的纸带时,可以直接利用打点计时器打出的实际点迹,而不必采用“计数点〞的方法要点导学要点一：关于纸带选择及考前须知1.用mv2=mgh验证时,应选取点迹清晰且第1、2两点间的距离接近2mm的纸带.(2)用m-m=mgΔh验证时,那么纸带上打出第1、2两点的位移是否接近2mm,以及第一个点是否清晰也就无关紧要了,只要后面的点迹清晰,就可以进行验证.例1.有4条用打点计时器(所用交流电源频率为50Hz)打出的纸带A、B、C、D,其中有一条是做“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.请你根据以下s1、s2、s3的测量结果确定该纸带为(当地的重力加速度为9.791m/s2)()A.61.0mm、65.8mm、70.7mmB.41.2mm、45.1mm、53.0mmC.49.36mm、53.5mm、57.3mmD.60.5mm、61.0mm、60.6mm小结：要点二：关于数据处理及误差分析例2．利用如下图的装置进行“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v=计算出瞬时速度v.C.根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度等于该点前后相邻两点间的平均速度,测算出瞬时速度v,并通过h=计算出高度h.D.用刻度尺测出物体下落的高度h,根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度,等于该点前后相邻两点间的平均速度,测算出瞬时速度v.以上方案中只有一种正确,那么正确的选项是.(填入相应的字母)小结：练习1：如下图,选取纸带上打出的连续5个点A、B、C、D、E,测出A点距起始点O的距离为x0,点A、C间的距离为x1,点C、E间的距离为x2.重物的质量为m,打点计时器工作频率为f,当地的重力加速度为g.那么:(1)从起始点O到打下C点的过程中,重物重力势能的减少量ΔEp=,动能的增加量ΔEk=.(2)根据题中提供的条件,还可求出重物实际下落的加速度a=.要点三:本实验创新设计问题的分析方法例3.某同学利用如下图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处静止释放,钢球的落点距轨道末端的水平距离为s.(1)假设轨道完全光滑,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:h/(×10-1m)2.003.004.005.006.00S-2/(×10-1m-2)2.623.895.206.537.78请在坐标纸上作出s2-h关系图线.(3)比照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偏差十分显著,你认为造成上述偏差的可能原因是.小结：练习2：(2022·南通一模)小华设计了如图甲所示的装置来验证机械能守恒定律,提供的实验器材如下:A.小车B.钩码C.一端带滑轮的木板 D.细线E.电火花计时器 F.纸带G.毫米刻度尺 H.低压交流电源甲I.220V的交流电源(1)实验中不需要的器材是(填写器材序号),还应补充的器材是.(2)实验中得到的一条纸带如图乙所示,选择点迹清晰且便于测量的连续7个点(标号0~6),测出0点到1、2、3、4、5、6点的距离分别为d1、d2、d3、d4、d5、d6,打点周期为T.那么打出点2时小车的速度v2=;假设测得小车质量为M,钩码质量为m,打出点1和点5时小车的速度分别为v1、v5,重力加速度为g,那么验证点1与点5间系统的机械能守恒的关系式可表示为.乙实验中,钩码减少的重力势能总是略大于系统增加的动能,主要原因是.练习3：(2022·淮安调研)如图甲所示,跨过定滑轮的细线两端系着质量均为M甲的物块A、B,A下端与通过打点计时器的纸带相连,B上放置一质量为m的金属片C,固定的金属圆环D处在B的正下方.系统静止时C、D间的高度差为h.先接通电磁打点计时器,再由静止释放B,系统开始运动,当B穿过圆环D时C被D阻挡而停止.(1)整个运动过程中纸带上计数点的间距如图乙所示,其中每相邻两点之间还有4个点未画出,打点计时器的工作频率为50Hz.由此可计算出C被阻挡前B的加速度大小a=m/s2;B刚穿过D时的速度大小v=m/s(结果保存两位有效数字).乙丙(2)假设用该装置验证机械能守恒定律,那么需验证等式是否成立.还可运用图象法加以验证:改变物块B的释放位置,重复上述实验,记录每次C、D间的高度差