高考物理一轮复习导学案：验证机械能守恒定律

编号:30高三物理(理)第=page2*2-13页(共4页)高三物理(理)第=page2*24页(共4页)必修2第七章机械能5.6实验：验证机械能守恒定律学案30姓名_______班级_______学号_______【复习目标】1.识记验证机械能守恒定律的实验目的。2.识记验证机械能守恒定律的实验原理。3.能说出书本上原型实验的实验器材，实验步骤，注意事项。进行数据处理和误差分析。4.能依据实验原理，对实验进行创新设计。完成相关数据处理与误差分析。【复习重点】1.验证机械能守恒定律的实验原理。2书本上原型实验的实验器材，实验步骤，注意事项。进行数据处理和误差分析。3.依据实验原理，对实验进行创新设计。完成相关数据处理与误差分析。【复习难点】1.书本上原型实验的实验器材，实验步骤，注意事项。进行数据处理和误差分析。2.依据实验原理，对实验进行创新设计。完成相关数据处理与误差分析。易错易混点：要与验证动能定理区分开来，实验目的和实验原理不一样，注意事项也不一样。数据处理时，不同的方法，选取的点不同。【知识点归纳与探究】（必修2P79）误差分析1.减小测量误差：一是测下落距离时都从0点量起，一次将各打点对应下落高度测量完，二多测几次取平均值。2.误差来源：由于重物和纸带下落过程中要克服阻力做功，故动能的增加量ΔEk＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,n)必定稍小于重力势能的减少量ΔEp＝mghn，改进办法是调整器材的安装，尽可能地减小阻力。注意事项1.打点计时器要竖直：安装打点计时器时要竖直架稳，使其两限位孔在同一竖直平面内以减少摩擦阻力。2.重物密度要大：重物应选用质量大、体积小、密度大的材料。3.一先一后：应先接通电源，让打点计时器正常工作，后松开纸带让重物下落。4.测长度，算速度：某时刻的瞬时速度的计算应用vn＝eq\f(hn＋1－hn－1,2T)，不能用vn＝eq\r(2ghn)或vn＝gt来计算。(判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。)1．空气阻力会对此实验产生影响。()2．实验中若没有打出速度为零的点，将无法验证机械能守恒定律。()考点一、原型实验学法指导：要牢记书本原型实验原理。【典例1】用图甲装置做“验证机械能守恒定律”实验。(1)为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的eq\a\vs4\al()。(填选项字母，下同)A．动能变化量与势能减少量B．速度变化量与势能减少量C．速度变化量与高度减少量(2)(多选)除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的两种器材是________。A．交流电源B．刻度尺C．天平(含砝码)(3)实验中，先接通电源，再释放重物，得到图乙所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC。已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m。从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能变化量ΔEp＝______________，动能变化量ΔEk＝______________。(4)大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是________。A．利用公式v＝gt计算重物速度B．利用公式v＝eq\r(2gh)计算重物速度C．存在空气阻力和摩擦阻力的影响D．没有采用多次实验取平均值的方法(5)某同学想用下述方法研究机械能是否守恒：在纸带上选取多个计数点，测量它们到起始点O的距离h，计算对应计数点的重物速度v，描述v2—h图象，并做如下判断：若图象是一条过原点的直线，则重物下落过程中机械能守恒。请你分析论证该同学的判断依据是否正确。_________________________________【训练检测】1．如图甲所示，一位同学利用光电计时器等器材做“验证机械能守恒定律”的实验。有一直径为d、质量为m的金属小球从A处由静止释放，下落过程中能通过A处正下方、固定于B处的光电门，测得A、B间的距离为H(H≫d)，光电计时器记录下小球通过光电门的时间为t，当地的重力加速度为g。则：(1)如图乙所示，用游标卡尺测得小球的直径d＝________mm。(2)多次改变高度H，重复上述实验，作出eq\f(1,t2)随H的变化图象如图丙所示，当图中已知量t0、H0和重力加速度g及小球的直径d满足表达式____________时，可判断小球下落过程中机械能守恒。(3)实验中发现动能增加量ΔEk总是稍小于重力势能减少量ΔEp，增加下落高度后，则ΔEp－ΔEk将______(填“增大”“减小”或“不变”)。2.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)甲(1)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，打点计时器通以频率为50Hz的交变电流。用分度值为1mm的刻度尺测得OA＝12.41cm，OB＝18.90cm，OC＝eq\a\vs4\al(27.06cm)，在计数点A和B、B和C之间还各有一点，重锤的质量为1.00kg。甲同学根据以上数据算出：当打点计时器打到B点时重锤的重力势能比开始下落时减少了________J；此时重锤的速度vB＝________m/s，此时重锤的动能比开始下落时增加了________J。(结果均保留三位有效数字)(2)某同学利用他自己实验时打出的纸带，测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h，算出了各计数点对应的速度v，然后以h为横轴、以eq\f(1,2)v2为纵轴作出如图丙所示的图线。图线的斜率近似等于eq\a\vs4\al()。(填选项字母)A．19.6B．9.8C．4.90图线未过原点O的原因是___________________________。3．某同学利用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律，其中eq\x\to(AB)是四分之一圆弧轨道，O点为圆心，半径为L，圆弧的最低点A与水平面之间的距离为H。实验时将一可看作质点的小球从圆弧上某点由静止释放，量出此时小球与圆心连线偏离竖直方向的角度θ。当小球滑到圆弧最低点A时将水平抛出，用刻度尺测出小球平抛的水平距离s。忽略所有摩擦，试分析下列问题：(1)小球在A点时的水平速度为v＝________(用题给字母表示)。(2)保持其他条件不变，只改变θ角，得到不同的s值，以s2为纵坐标，以cosθ为横坐标作图，如图乙中的图线a所示。另一同学重复此实验，得到的s2－cosθ图线如图乙中的图线b所示，两图线不重合的原因可