与名师对话高考物理人教版一轮课件实验验证机械能守恒定律

(对应学生用书P98)一、实验目的利用自由落体运动验证只有重力作用下的物体机械能守恒．三、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，刻度尺，天平(也可不选)，重物．问题探究在计算n点的速度时，能否可以利用vn＝gnT计算求得？[提示]

若利用公式vn＝gnT计算第n点的瞬时速度，说明物体下落的加速度为g，在此前提下机械能一定守恒，不需实验验证．所以本实验需要的物体在某一时刻的实际速度，应由纸带上的数据求解，而不是利用公式vn＝gnT计算求得．四、实验步骤1．测质量：用天平测出重物的质量m(也可不测)．2．安装置：按右图将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上，接好电路．3．打纸带：将纸带的一端用夹子固定在重物上，另一端穿过打点计时器的限位孔用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方.先接通电源，后松开纸带，让重物带着纸带自由下落．更换纸带重复做3次～5次实验．五、实验改进1．物体的速度可以用光电计时器测量，以减小由于测量和计算带来的误差．2．整个实验装置可以放在真空的环境中操作，如用牛顿管和频闪照相进行验证，以消除由于空气阻力作用而带来的误差．3．可以利用气垫导轨来设计该实验，以减小由于摩擦带来的误差．(对应学生用书P98)要点一误差分析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ΔEk稍小于重力势能的减少量ΔEp，即ΔEk<ΔEp，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O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．要点二注意事项1.应尽可能控制实验条件，即应满足机械能守恒的条件，这就要求尽量减小各种阻力的影响，采取的措施有：(1)安装打点计时器时，必须使两个限位孔的中线严格竖直，以减小摩擦阻力．(2)应选用质量和密度较大的重物，增大重力可使阻力的影响相对减小，增大密度可以减小体积，可使空气阻力减小．2．实验中，提纸带的手要保持不动，且保证纸带竖直.接通电源后，打点计时器工作稳定后再松开纸带．4．测量下落高度时，为了减小测量值h的相对误差，选取的各个计数点要离起始点远一些，纸带也不易过长，有效长度可在60cm～80cm之间．(2010·新课标全国)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．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)打点计时器使用的电源为交流电源，故应选取0～12V的交流电源，D正确；利用米尺测量纸带上各点间的距离．A正确．本实验中利用打点计时器作为计时工具，所以不需要秒表，B错误．(2)实验误差的来源主要是由于纸带在下滑的过程中需要克服摩擦力做功，以及用米尺测量数据时读数有误差．[答案]

(1)AD

(2)纸带和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．(对应学生用书P98)题型一实验数据的处理

[答案]

(1)打第一个点时重物的初速度为零2mm

(2)0.59m/s

0.17J

0.17J机械能守恒(3)C题型二实验的拓展和迁移例2某实验小组利用如下图所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒．(1)实验前需要调整气垫导轨底座使之水平，利用现有器材如何判断导轨是否水平？_________________________________________________________(2)如下图所示(经放大后的)，游标卡尺测得遮光条的宽度d＝________cm；实验时将滑块从图示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间Δt＝1.2×10－2s，则滑块经过光电门时的瞬时速度为________m/s.在本次实验中还需要测量的物理量有：钩码的质量m、________和________(文字说明并用相应的字母表示)．(3)本实验通过比较________和________在实验误差允许的范围内是否相等(用测量的物理量符号表示)，从而验证系统的机械能守恒．(对应学生用书P99)1．关于验证机械能守恒定律实验的下列说法中，哪些是正确的(

)A．选用重物时，重的比轻的好B．选用重物时，体积小的比体积大的好C．选取重物后，要称出它的质量D．重物所受的重力，应远大于它所受的空气阻力和纸带受到打点计时器的阻力[解析]

在选取重物时，由于有空气阻力和摩擦阻力的存在，应该选取质量比较大的、体积比较小的重物，这样可以使重物的重力远大于它所受的空气阻力和纸带受到的打点计时器的摩擦阻力．[答案]

ABD2．(2010·安徽高考)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．[答案]

d3．(2011·广州模拟)“验证机械能守恒定律”的实验可以采用下图所示的甲或乙方案来进行．(1)比较这两种方案，________(选填“甲”或“乙”)方案好些，理由是________．(2)图丙是该实验中得到的一条纸带，测得每两个计数点间的距离如图所示，已知每两个计数点之间的时间间隔T＝0.1s，物体运动的加速度a＝________；该纸带是采用________(选填“甲”或“乙”)实验方案得到的.简要写出判断依据________．(3)如下图丁是采用甲方案得到的一条纸带，在计算图中N点速度时，几位同学分别用下列不同的方法进行，其中正确的是(

)[解析]

(1)机械能守恒的前提是只有重力做功，实际操作的方案中应该使摩擦力越小越好，所以甲方案好．(2)处理纸带数据时，为减小误差一般采用逐差法，得a＝4.8m/s2(4.7m/s2～4.9m/s2均可).该纸带是采用乙实验方案得到的，这是因为物体运动的加速度比重力加速度小很多．(3)匀变速运动中某一段的平均速度等于中间时刻的瞬时速度.因为所取计时起点O的速度不一定为零，所以A、D错，B、C项对．[答案]

(1)甲见解析(2)4.8m/s2乙见解析(3)B、C4．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.如上图所示为选取的一条符合实验要求的纸带，O为第一个点(速度恰好为零)，每两个计数点之间还有四个点未画出，选连续的3个计数点A、B、C作为测量的点，如图所示，经测量知道A、B、C各点到O点的距离分别为50.50cm、86.00cm、130.50cm.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.根据以上数据，可计算出打B点时的速度vB＝________m/s；重物由O点运动到B点，重力势能减少了________J，动能增加了________J．根据所测量的数据，还可以求出物体实际下落的加速度为________m/s2，物体在从A到B下落的过程中所受到的平均阻力为________N(计算结果都要保留3位有效数字)，该阻力的来源主要有：(1)_______________________________________________；(2)_______________________________________________．分析纸带受到的力有：重力、重物受到的空气阻力、纸带与限位孔之间的摩擦力等力的作用，所以阻力的来源是以上除重力之外的力．[答案]

4.00

8.43

8.00

9.00

0.800

(1)重物受到的空气阻力(2)纸带与限位孔之间的摩擦力5．(2011·承德联考)某同学利用透明直尺和光电计时器来验证机械能守恒定律，实验的简易示意图如下图所示．当有不透光物体从光电门间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间.所用的西瓯XDS－007光电门传感器可测的最短时间为0.01ms.将挡光效果好、宽度为d＝3.8×10－3m的黑色磁带贴在透明直尺上，从一定高度由静止释放，并使其竖直通过光电门．某同学测得各段黑色磁带通过光电门的时间△t1与图中所示的高度差Δh1，并将部分数据进行了处理，结果如下表所示．(取g＝9.8m/s2，注：表格中M为直尺质量)②请将表格中数据填写完整．③通过实验得出的结论是：________.④根据该实验请你判断下列ΔEk－Δh图象中正确的是(

)[答案]

①瞬时速度等于极短时间或极短位移内的平均速度②4.22

4.00M或4.01M

4.01M或4.02M③在误差允许的范围内，重力势能的减少量等于动能的增加量④C谢谢！赠送精美图标1、字体安装与设置如果您对PPT模板中的字体风格不满意，可进行批量替换，一次性更改各页面字体。在“开始”选项卡中，点击“替换”按钮右侧箭头，选择“替换字体”。（如下图）在图“替换”下拉列表中选择要更改字体。（如下图）在“替换为”下拉列表中选择替换字体。点击“替换”按钮，完成。412、替换模板中的图片模板中的图片展示页面，您可以根据需要替换这些图片，下面介绍两种替换方法。方法一：更改图片选中模版中的图片（有些图片与其他对象进行了组合，选择时一定要选