《2020高中物理 4.5 验证机械能守恒定律学案 粤教版必修2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020高中物理 4.5 验证机械能守恒定律学案 粤教版必修2（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、4.5 验证机械能守恒定律 学案（粤教版必修2） 1实验目的：研究物体在运动过程中若只有重力和弹力做功，_和_相互转化，物体的_2实验方案：方案一：利用铁架台、重锤、打点计时器等器材，研究重锤的自由落体运动方案二：利用气垫导轨、光电门、钩码、滑块等器材，研究滑块的运动3实验原理及数据处理以方案一为例：(1)实验原理在只有_做功的自由落体运动中，物体的_和_互相转化，但总的机械能守恒即动能的_等于重力势能的_若以重物下落时的起点为基准，物体下落高度h时的速度为v，在误差允许的范围内，如计算出mv2mgh，机械能守恒定律即被验证若以重物下落过程中的某一点A为基准，设重物的质量为m，测出物体对应于A
2、点的速度vA，再测出物体由A点下落h后经过B点的速度vB，则在误差允许范围内，由计算得出mvmvmgh，机械能守恒定律即被验证测定第n点的瞬时速度的方法是：测出第n点前后两段相邻相等时间间隔T内下落的距离sn、sn1，由公式vn求出(2)数据处理利用公式vn，计算出点1、点2、点3、的瞬时速度v1、v2、v3、.要验证的是mv2_或mvmv_，只需验证v2gh或vvgh，因此_测量重物的质量m.验证：通过计算，看在误差允许的范围之内v与ghn是否相等或vv与ghmn是否相等【概念规律练】知识点 实验器材的选择和实验的操作(以方案一为例)1(双选)用自由落体法验证机械能守恒定律的实验中，下列物理
3、量中需要测量的有( )A重物的质量B重力的加速度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2在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重物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_，然后再_(3)选择下列正确的实验步骤，并按次序排列为_A用天平测出重锤的质量B把打点计时器竖直地夹稳在铁架台上C接通电源，松开纸带D松开纸带，接通电源E用停表记下重锤下落的时间F取下纸带，重复上述实验3次G将纸带固定在重锤上，让纸带穿过打点计时器并用手提住，使重锤靠近打点计时器H选取理想
4、纸带，对几个方便的点测量并计算，看mgh和mv2是否相等【方法技巧练】一、实验数据的处理方法3在“验证机械能守恒定律”的实验中，根据纸带算出各点的速度v，量出下落距离h，则以v2为纵轴，以h为横轴，画出的图线应是下图中的( )4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50 Hz，查得当地的重力加速度g9.80 m/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1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点时图1(1)重力势能的减少量为多少？(2)动能的增加量是多少
5、？(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？二、其他的方案设计5某实验小组利用如图2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图2(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)如图3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t1.2102 s，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)图3(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
6、示)，从而验证系统的机械能守恒参考答案课前预习练1动能 势能 机械能守恒3(1)重力 动能 势能 增加量 减少量 (2)mgh mgh 不需要课堂探究练1CD2(1)A、B、D(2)底板要竖直 给打点计时器通电 释放重物(3)B、G、C、F、H解析 (1)选出的器材有：打点计时器(包括纸带)，重物，毫米刻度尺，编号分别为：A、B、D.注意因mghmv2，故m可约去，不需要用天平(2)打点计时器安装时，底板要竖直，这样才能使重物在自由落下时，受到的阻力较小，开始记录时，应先给打点计时器通电，然后再释放重物，让它带着纸带一同落下(3)正确的实验步骤应该为B、G、C、F、H.3C 根据机械能守恒定律
7、有：mghmv2，v22gh，所以v2与h成正比例关系，函数图象是一条过原点的直线，C正确点评 图象法的应用必须与函数关系式相结合使用，才能充分明确图象与函数之间的关系及图象的形状4(1)1.911m (2)1.89m (3)见解析解析 (1)重力势能的减少量为Ep减mghOBm9.80.1951.911m(2)重物下落到B点时的速度vB m/s1.944 m/s所以重物从O点下落到B点动能的增加量为Ek增mvm1.94421.889m(3)从(1)、(2)中计算的数据可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增加的动能，机械能守恒产生误差的主要原因：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)，克服阻力做功5(1)接通气源，将滑块静置于气垫导轨上，若滑块基本保持静止，则说明导轨是水平的(或取下钩码，轻推滑块，滑块基本能做匀速直线运动)(2)0.52 0.43 滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离s 滑块的质量M(3)mgs (mM)()2解析 本题以创新的物理情景来考查验证机械能守恒定律的实验，同时考查游标卡尺的读数游标尺的读数为d5 mm0.1 mm25.2 mm0.52 cm；滑块通过光电门时的瞬时速度为v m/s0.43 m/s；系统重力势能的减少量为mgs，系统动能的增加量为(mM)v2(mM)()2.
