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1、必修二第五章 机械能及其守恒定律第6讲 实验六 验证机械能守恒定律 1. 实验原理、目的、器材、步骤 1.典例3 2.变式跟踪3拓展 创新 实验抓住 两个 要求备选视频展台 2.误差分析 注意事项 1.实验器材的选择及误差分析 2.实验数据的处理及分析聚焦 两个 热点 随堂 基础演练第6讲 实验六 验 证机械能 守恒定律 显示/隐藏 第五章 机械能及其守恒定律 备选多媒体展台 1.平均功率和瞬时功率 2.汽车发动机的功率 3.探究功与物体速度变化关系的方法 4.重力做功的特点 5.重力势能 6.重力做功与重力势能的关系 01抓住两个要求实验六 验证机械能守恒定律 01抓住两个要求 01抓住两个
2、要求【误差分析】 1.减小测量误差的办法: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,二是多测几次取平均值. 2.系统误差：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Ek mv2/2必定稍小于势能的减少量Epmghn，改进办法是调整器材的安装，尽可能地减 小阻力 注意事项【典例1】 做“验证机械能守恒定律”实 验，完成下列问题： (1)从下列器材中选出实验时所用的器材( 填写编号)_ A打点计时器(包括纸带) B重锤 C 天平 D毫米刻度尺 E秒表 F 运动小车 (2)打点计时器的安装要求_；开始 打点计时的时候，应先_，然后 _ (3)计算时对所选用的纸带要求是
3、 _ (4)实验中产生系统误差的主要原因是 _，使重锤获得的动能往往_ 为减小误差，悬挂在纸带下的重锤应选 择_.02聚焦两个热点热点一 实验器材的选择及误差分析 解析 (1)选出的器材：打点计时器(包括纸带 )、重锤、毫米刻度尺，编号分别为：ABD. 注意因mghmv2/2，m可约去，故不需要用 天平测重锤的质量 (2)打点计时器安装时,两限位孔在同一竖直线 上,才能使重锤在自由落下时,受到的阻力较 小.开始实验时,应先给打点计时器通电打点, 然后再放下重锤,让它带着纸带一同落下. (3)所选的纸带点迹清晰 (4)产生系统误差的主要原因是纸带通过打点 计时器时存在摩擦力的作用,使得重锤获得的
4、 动能往往小于它所减少的重力势能,为减小误 差,重锤应选密度大一些的. 答案 见解析 02聚焦两个热点【变式跟踪1】 用如图甲所示的装置“验 证机械能守恒定律” (1)下列物理量需要测量的是_，通 过计算得到的是_(填写代号) A重锤质量 B重力加速度 C重锤下落的高度 D与下落高度对应的重锤的瞬时速度解析 (1)重锤下落的高度用刻度尺 直接测量，而与下落高度对应的重锤 的瞬时速度则需要利用匀变速直线运 动的规律公式计算得到 CD02聚焦两个热点 (2)设重锤质量为m、打点计时 器的打点周期为T、重力加速度 为g.图乙是实验得到的一条纸 带，A、B、C、D、E为相邻的 连续点.根据测得的x1、
5、x2、x3、 x4写出重锤由B点到D点势能减少量的表达式_,动能增量的表达 式_.由于重锤下落时要克服阻力做功,故该实验的动能增 量总是_(填“大于”、“等于”或“小于”)重力势能的减少量.mg(x3-x1) mg4(x4-2x2)/8T2 小于【典例2】 用如图甲所示实验装置验证m1 、m2组成的系统机械能守恒m2从高处 由静止开始下落，m1上拖着的纸带打出一 系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即 可验证机械能守恒定律图乙给出的是实 验中获取的一条纸带：0是打下的第一个 点，每相邻两个计数点间还有4个点(图中 未标出)，计数点间的距离如图乙所示 已知m150 g、m2150 g，则(g取10
6、 m/s2，结果保留两位有效数字) 热点二 实验数据的处理及分析 02聚焦两个热点(1)在纸带上打下计数点5时 的速度v5_ m/s；(2)在打点05过程中系统动 能的增加量Ek_ J, 系统势能的减少量Ep _ J，由此得出的结 论是:_.02聚焦两个热点2.40.580.60在误差允许的范围内，m1 、m2组成的系统机械能守 恒 02聚焦两个热点(3)若某同学作出的v2/2-h图象如图所示，则当地的实际重力 加速度g_ m/s2.9.7审题视点 1.推导出图线斜率的表达式. 2.由表达式分析图线斜率的意义.02聚焦两个热点 【以题说法】数据处理的方法02聚焦两个热点hv2/20mnmng?
7、02聚焦两个热点 【变式跟踪2】 (2013南京第一次模拟)某实验小 组在做“验证机械能守恒定律”实验中，提出了 如图所示的甲、乙两种方案：甲方案为用自由落 体运动进行实验，乙方案为用小车在斜面上下滑 进行实验 (1)组内同学对两种方案进行了深入的讨论分析， 最终确定了一个大家认为误差相对较小的方案， 你认为该小组选择的方案是_，理由是：_.解析 (1)甲,理由是：采用乙图实 验时,由于小车和斜面间存在摩擦力 的作用,且不能忽略,所以小车在下 滑过程中机械能不守恒,故乙图不能 用来验证机械能守恒定律.甲 乙图实验中，小车和斜面间存在摩擦力的作 用，且不能忽略，小车下滑过程中机械能不 守恒，不能
8、用来验证机械能守恒定律. 02聚焦两个热点(2)若该小组采用图甲的装置打出了一条纸带如图所示，相邻两点之间的时间间隔为0.02 s，请根据纸带计算出B点的速度大小_m/s(结果保留二位有效数字)1.3702聚焦两个热点(3)该小组内同学们根据纸带算出了相 应点的速度，作出v2/2-h图线如图所示，请根据图线计算出当地的重力加 速度g_m/s2(结果保留两位 有效数字) 9.7【典例3】 利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置示意图 如图所示.(1)实验步骤 将气垫导轨 放在水平桌面上，桌面高度不低于1 m，将导轨调至水平； 用游标卡尺测量挡光条的宽度l9.30 mm； 由导轨标尺读出两光电门
9、中心之间的距离s_ cm； 将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块， 要求砝码落地前挡光条已通过光电门2； 从数字计时器(图中未画出)上分别读出挡光条通过光电门1和光 电门2所用的时间t1和t2； 用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝码的总 质量m. 03拓展创新实验60.0003拓展创新实验(2)用表示直接测量量的字母写出下列所示物理量的表达式滑块通过光电门1和光电门2时瞬时速度分别为v1_和v2_.当滑块通过光电门1和光电门2时，系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能分别为Ek1_和Ek2_.在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少Ep_(重
10、力加速度为g)(3)如果Ep_，则可认为验证了机械能守恒定律 l/t1l/t2mgsEk2-Ek103拓展创新实验【变式跟踪3】 某同学利用竖直上抛小球的频闪 照片验证机械能守恒定律频闪仪每隔0.05 s闪光 一次，如图所标数据为实际距离，该同学通过计 算得到不同时刻的速度如下表(当地重力加速度取 9.8 m/s2，小球质量m0.2 kg，结果保留3位有效 数字) 03拓展创新实验时时刻t2t3t4t5 速度(m/s)4.994.483.98(1)由频闪照片上的数据计算t5时刻小球的速度v5 _m/s； (2)从t2到t5时间内，重力势能增量Ep_J, 动能减少量Ek_J； (3)在误差允许的
11、范围内，若Ep与Ek近似相等， 即可验证了机械能守恒定律由上述计算得 Ep_Ek(选填“”“”或“”)，造 成这种结果的主要原因是_. 3.48 1.24 1.28 存在空气阻力 03拓展创新实验预测高考命题视角以本实验为背景，通过改变实验条件、实验仪器设置题目，不脱离教材而又不拘泥教材，体现开放性、探究性、实验方法的改进等特点.视角1 实验方案的改进由系统动能、重力势能的变化验证机械能守恒，所用实验器材：光电门、气垫导轨（如典例3）.通过小球自由落体运动的闪光照片验证机械能守恒，如变式跟踪3.视角2 计算法数据处理04随堂基础演练随堂基础演练答案及解析题题号1234点击击右蓝蓝框 出现现 答案及解析见解析见解析见解析见解析
