《2014届物理一轮复习教学案-验证机械能守恒定律》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2014届物理一轮复习教学案-验证机械能守恒定律（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、验证机械能守恒定律 一考点整理 实验过程 1实验原理：通过实验，求出做自由落体运动物体的重力势能的减少量和相应过程动能的增加量，若二者相等，说明机械能守恒，从而验证机械能守恒定律2实验目的：验证机械能守恒定律3实验器材： 、电源、纸带、复写纸、重物、 、铁架台（附夹子）、导线、开关4实验步骤： 按照装置图组装实验装置，检查、调整好打点计时器，使其 固定在铁架台上，接好电路 打纸带：将纸带的一端用 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 打点计时器的地方，先 ，后 ，让重物带着纸带自由下落更换纸带重复做3 5 次 选纸带：分别两种情况 用mvn2 =mghn验证时，应选
2、点迹清晰，且尽量在同一条直线上； 用mvA2mvA2 =mgh验证时，由于重力势能的相对性，处理纸带时，选择适当的点为基准点，只要后面的点迹清晰就可选用5实验结论：在误差允许的范围内，自由落体过程机械能守恒6误差分析：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 = mvn2必定 势能的减少量Ep = mghn，改进办法是调整器材的安装，尽可能地减小阻力减少误差的方法一是测下落距离时都从 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7注意事项： 打点计时器要竖直：安装打点计时器时要 架稳，使其两限位孔在同一 内以减少摩擦阻力； 重物密度要大：重物应选用质量大、体积小
3、、密度大的材料； 一先一后：应先 ，让打点计时器正常工作，后 让重物下落； 测长度，算速度：某时刻的瞬时速度的计算应用vn = (dn+1 dn1)/2T，不能用vn = 或vn = gt来计算 二思考与练习 思维启动 1在验证机械能守恒定律的实验中有关重锤质量，下列说法中正确的是 （ ）A应选用密度和质量较大的重锤，使重锤和纸带所受的重力远大于它们所受的阻力B应选用质量较小的重锤，使重锤的惯性小一些，下落时更接近于自由落体运动C不需要称量锤的质量D必须称量重锤的质量，而且要估读到0.01g2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图所示，当有不透光物体从光电门间
4、通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间所用的XDS007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 = 3.8103m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ti与图中所示的高度差hi并对部分数据进行处理，结果如下表所示（取g = 9. 8m/s2，注：表格中M为直尺质量）次数ti/103svi = /ms1Eki= Mv Mvhi /mMghi11.213.1421.153.300.52M0.060.58M31.003.782.29M0.232.25M40.954.003.17M0.323.14M5
5、0.900.41 从表格中数据可知，直尺上磁带通过光电门的瞬时速度是利用vi = d/ti求出的，请你简要分析该同学这样做的理由是 请将表格中数据填写完整 通过实验得出的结论是 根据该实验请你判断下列Ek h图象中正确的是 三考点分类探讨 典型问题 考点1实验器材的选择及误差分析 【例1】做“验证机械能守恒定律”实验，完成下列问题： 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 打点计时器的安装要求_；开始打点计时的时候，应先_，然后_ 计算时对所选用的纸带要求是 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_
6、为减小误差，悬挂在纸带下的重锤应选择_【变式跟踪1】用如图甲所示的装置“验证机械能守恒定律” 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 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、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，所以该实验的动能增量总是_（选填“大于”、“等于”或“小于”）重力势能的减少量考点2实验数据的处理及分析【例2】用如图甲所示实验装置验证m
7、1、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m1 = 50 g、m2= 150 g，则（g取10 m/s2，结果保留两位有效数字） 在纸带上打下计数点5时的速度v5 = _ m/s； 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_； 若某同学作出的v2/2h图象如图所示，则当地的实际重力加速度g = _ m/s2【变式跟踪2】某实验小组在做
8、“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 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_； 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）； 该小组内同学们根据纸带算出了相应点的速度，作出v2 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） 四考题再练 高考试题 1【2013全国新课标理综】某同
9、学利用下述装置对轻质弹簧的弹性势能进行探究：一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一小球接触而不固连；弹簧处于原长时，小球恰好桌面边缘，如图（a）所示向左推小球，使弹簧压缩一段距离后由静止释放；小球离开桌面后落到水平地面通过测量和计算可求得弹簧被压缩后的弹性势能回答下列问题： 本实验中可认为，弹簧被压缩后的弹性势能Ep与小球抛出时的动能Ek相等已知重力加速度大小为g为求得Ek，至少需要测量下列物理量中的 （填正确答案标号）A小球的质量 B小球抛出点到落地点的水平距离sC桌面到地面的高度h D弹簧的压缩量x E弹簧原长l0 用所选取的测量量和已知量表示Ek，得Ek= ； 图（b）中
10、的直线是实验测量得到的s x图线从理论上可推出，如果h不变，m增加，s - x图线的斜率会 （选填“增大”、“减小”或“不变”）如果m不变，h增加，s - x图线的斜率会 （选填“增大”、“减小”或“不变”）由图（b）中给出的直线关系和Ek的表达式可知，Ep与x的 次方成正比【预测1】利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图所示： 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l = 9.30 mm； 由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离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
11、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mAQBPCCDRL 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 = _（重力加速度为g） 如果Ep = _，则可认为验证了机械能守恒定律2【2013全国高考大纲版理综】测量小物块Q
12、与平板P之间的动摩擦因数的实验装置如图所示AB是半径足够大的、光滑的四分之一圆弧轨道，与水平固定放置的P板的上表面BC在B点相切，C点在水平地面的垂直投影为C重力加速度为g实验步骤如下： 用天平称出物块Q的质量m； 测量出轨道AB的半径R、BC的长度L和CC/的高度h； 将物块Q在A点由静止释放，在物块Q落地处标记其落地点D； 重复步骤，共做10次； 将10个落地点用一个尽量小的圆围住，用米尺测量圆心到C的距离s 用实验中的测量量表示： 物块Q到达B点时的动能EkB_； 物块Q到达C点时的动能EkC_； 在物块Q从B运动到C的过程中，物块Q克服摩擦力做的功Wf_； 物块Q与平板P之间的动摩擦因数_ 回答下列问题： 实验步骤的目的是 已知实验测得的值比实际值偏大，其原因除了实验中测量量的误差之外，其它的可能是 （写出一个可能的原因即可）时刻
