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1、物理物理必修必修2 2（粤教）（粤教）第四章第四章 机械能和能源机械能和能源第五节第五节 验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律重点：重点：验证机械能定律的实验方法验证机械能定律的实验方法难点：难点：实验方案的设计、实验数据的处理实验方案的设计、实验数据的处理 预预 习习 篇篇 考考 点点 篇篇 栏栏目目链链接接预习篇预习篇1目的：通过研究物体运动过程中目的：通过研究物体运动过程中_和和_的变化，验证机械能守恒定律的变化，验证机械能守恒定律2原理原理(落体法落体法)：重物自由落体，通过打点计时器记：重物自由落体，通过打点计时器记录纸带下落的高度录纸带下落的高度h，并计算某些点的瞬时速度，并计算某
2、些点的瞬时速度v.分别计算分别计算出：重力势能减少量出：重力势能减少量Ep，及动能增加量，及动能增加量Ek，比较，比较Ep和和Ek在误差允许的范围内是否相等，从而验证机械能守恒定在误差允许的范围内是否相等，从而验证机械能守恒定律律3器材：打点计时器、器材：打点计时器、_、铁架台、铁架台、_、纸带、纸带、_、夹子、导线、夹子、导线动能动能重力势能重力势能重物重物刻度尺刻度尺电源电源 预预 习习 篇篇 考考 点点 篇篇 栏栏目目链链接接 预预 习习 篇篇 考考 点点 篇篇 栏栏目目链链接接考点篇考点篇考点考点1 实验步骤实验步骤1如图所示，把打点计时器安装在铁架台上，连好电源如图所示，把打点计时器
3、安装在铁架台上，连好电源2把纸带一端在重锤上用夹子固定好，另一端穿过打把纸带一端在重锤上用夹子固定好，另一端穿过打点计时器限位孔，用手竖直提起纸带，使重锤停靠在打点点计时器限位孔，用手竖直提起纸带，使重锤停靠在打点计时器附近计时器附近 预预 习习 篇篇 考考 点点 篇篇 栏栏目目链链接接考点篇考点篇 预预 习习 篇篇 考考 点点 篇篇 栏栏目目链链接接考点篇考点篇 预预 习习 篇篇 考考 点点 篇篇 栏栏目目链链接接考点考点2 数据处理数据处理考点篇考点篇 预预 习习 篇篇 考考 点点 篇篇 栏栏目目链链接接考点篇考点篇 预预 习习 篇篇 考考 点点 篇篇 栏栏目目链链接接考点篇考点篇 预预
4、习习 篇篇 考考 点点 篇篇 栏栏目目链链接接考点篇考点篇例例1用如图所示实验装置验证机械能守恒定律实验用如图所示实验装置验证机械能守恒定律实验所用电源为学生电源，输出电压为所用电源为学生电源，输出电压为6 V的交流电和直流电两的交流电和直流电两种重锤从高处由静止开始下落，重锤上拖着的纸带打出种重锤从高处由静止开始下落，重锤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守恒定律 预预 习习 篇篇 考考 点点 篇篇 栏栏目目链链接接考点篇考点篇(1)下面列举了该实验的几个操作步骤：下面列举了该实验的几个操作步骤：A按图
5、示安装器件，打点计时器必须竖直固定；按图示安装器件，打点计时器必须竖直固定；B将打点计时器接到电源的将打点计时器接到电源的“直流输出直流输出”上；上；C用天平测出重锤的质量；用天平测出重锤的质量；D先释放纸带，再接通电源，打出一条纸带；先释放纸带，再接通电源，打出一条纸带；E用秒表测出重锤下落的时间；用秒表测出重锤下落的时间；F测量纸带上某些点间的距离；测量纸带上某些点间的距离；G根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能势能是否等于增加的动能 预预 习习 篇篇 考考 点点 篇篇 栏栏目目链链接接考点篇考点篇其中没有必要进行的步骤
6、是其中没有必要进行的步骤是_(填选项填选项)其中操作错误的步骤是其中操作错误的步骤是_(填选项填选项)(2)在实验中，质量在实验中，质量m1 kg的物体自由下落，得到如图的物体自由下落，得到如图所示的纸带，相邻计数点间的时间间隔为所示的纸带，相邻计数点间的时间间隔为0.04 s那么从打那么从打点计时器打下起点点计时器打下起点P到打下到打下B点的过程中，物体重力势能的点的过程中，物体重力势能的减少量减少量Ep_J，此过程中物体动能的增加量，此过程中物体动能的增加量Ek_J(取取g9.8 m/s2，结果保留三位有效数字，结果保留三位有效数字) 预预 习习 篇篇 考考 点点 篇篇 栏栏目目链链接接考
7、点篇考点篇(3)比较发现数值上比较发现数值上Ek_Ep(填填“”“”“”或或“”)，原因是，原因是_通过对结果分析，实验结论通过对结果分析，实验结论_. 预预 习习 篇篇 考考 点点 篇篇 栏栏目目链链接接考点篇考点篇 预预 习习 篇篇 考考 点点 篇篇 栏栏目目链链接接答案答案考点篇考点篇 预预 习习 篇篇 考考 点点 篇篇 栏栏目目链链接接u变式训练变式训练考点篇考点篇1在验证机械能守恒定律的实验中：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，其编号为从下列器材中选出实验所必需的，其编号为_A打点计时器打点计时器(包括纸带包括纸带)；B.重物；重物；C.天平；天平；D
8、.毫毫米刻度尺；米刻度尺；E.秒表；秒表；F.运动小车运动小车(2)打点计时器的安装放置要求为打点计时器的安装放置要求为_；开始；开始打点计时的时候，应先打点计时的时候，应先_，然后，然后_A、B、D底板要竖直底板要竖直给打点计时器通电给打点计时器通电释放重物释放重物 预预 习习 篇篇 考考 点点 篇篇 栏栏目目链链接接考点篇考点篇纸带通过打点计时器时有摩擦阻力纸带通过打点计时器时有摩擦阻力小于小于质量和密度大一些的质量和密度大一些的一条通过坐标原点的倾斜直线一条通过坐标原点的倾斜直线重力加速度重力加速度g 预预 习习 篇篇 考考 点点 篇篇 栏栏目目链链接接考点考点3 误差分析误差分析考点篇
9、考点篇1系统误差：重锤拖纸带下落，需克服各种阻力系统误差：重锤拖纸带下落，需克服各种阻力(空气、计时器限位孔阻力空气、计时器限位孔阻力)做功，故最终计算结果肯定会做功，故最终计算结果肯定会有：动能的增量有：动能的增量Ek略小于重力势能略小于重力势能Ep的减少量的减少量2偶然误差：用直尺测量长度，或交流电频率波动偶然误差：用直尺测量长度，或交流电频率波动时，会带来偶然误差时，会带来偶然误差 预预 习习 篇篇 考考 点点 篇篇 栏栏目目链链接接考点考点4 注意事项注意事项考点篇考点篇1先接通电源，等计时器正常工作后，再释放纸带先接通电源，等计时器正常工作后，再释放纸带2使限位孔与纸带处于同一竖直面
10、内，尽可能减少纸使限位孔与纸带处于同一竖直面内，尽可能减少纸带与限位孔的摩擦带与限位孔的摩擦3尽可能选择质量大、体积小，即密度大的重锤尽可能选择质量大、体积小，即密度大的重锤4尽可能选择点迹清晰、间距适中尽可能选择点迹清晰、间距适中(甚至是前两个点间甚至是前两个点间隔接近隔接近2 mm)的纸带的纸带5本实验不需测质量与时间，故不需要天平与秒表本实验不需测质量与时间，故不需要天平与秒表 预预 习习 篇篇 考考 点点 篇篇 栏栏目目链链接接考点篇考点篇 预预 习习 篇篇 考考 点点 篇篇 栏栏目目链链接接考点篇考点篇 预预 习习 篇篇 考考 点点 篇篇 栏栏目目链链接接考点篇考点篇例例2 如图为如
11、图为“验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律”的实验装置图的实验装置图现有器材为：电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、带现有器材为：电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、带铁夹的铁架台回答下列问题：铁夹的铁架台回答下列问题：(1)为完成此实验，除所给器材外，以下器材中必需为完成此实验，除所给器材外，以下器材中必需的有的有_A毫米刻度尺毫米刻度尺B秒表秒表C圆形复写纸片圆形复写纸片D06 V的直流电源的直流电源E06 V的交流电源的交流电源 预预 习习 篇篇 考考 点点 篇篇 栏栏目目链链接接考点篇考点篇 预预 习习 篇篇 考考 点点 篇篇 栏栏目目链链接接考点篇考点篇D用刻度尺测出物体下落的高度用
12、刻度尺测出物体下落的高度h，根据做匀速直，根据做匀速直线运动时纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间线运动时纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度的平均速度，测算出瞬时速度v(3)对实验中要注意的事项，正确合理的一项是对实验中要注意的事项，正确合理的一项是_A重物的质量越小越好重物的质量越小越好B释放前必须保持提起的纸带处于竖直位置释放前必须保持提起的纸带处于竖直位置C先放开纸带让重物下落，再接通电源先放开纸带让重物下落，再接通电源D必须测量出重物的质量必须测量出重物的质量m 预预 习习 篇篇 考考 点点 篇篇 栏栏目目链链接接考点篇考点篇 (4)在一条较好的
13、纸带上选取连续五个点在一条较好的纸带上选取连续五个点A、B、C、D、E，如图所示已知重锤质量为，如图所示已知重锤质量为m，当地重力加速度，当地重力加速度为为g，并测出，并测出A点距离起始点点距离起始点O的距离为的距离为s0，A、C两点间的两点间的距离为距离为s1，C、E两点间的距离为两点间的距离为s2，打点周期为，打点周期为T，根据，根据这些条件，如果在误差允许的范围内，满足关系式这些条件，如果在误差允许的范围内，满足关系式_，即验证了重锤下落过程，即验证了重锤下落过程中机械能是守恒的中机械能是守恒的(用题设字母表示用题设字母表示)答案答案 预预 习习 篇篇 考考 点点 篇篇 栏栏目目链链接接
14、u变式训练变式训练考点篇考点篇2某同学做某同学做“验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律”的实验时不的实验时不慎将一条选择好的纸带的前面一部分破坏了，测出剩下慎将一条选择好的纸带的前面一部分破坏了，测出剩下的一段纸带上的各个点间的距离如图所示已知打点计的一段纸带上的各个点间的距离如图所示已知打点计时器工作频率为时器工作频率为50 Hz，重力加速度，重力加速度g取取9.8 m/s2.(1)利用这段纸带说明重锤通过利用这段纸带说明重锤通过2、5两点时机械能守恒；两点时机械能守恒；(2)分别说明为什么得到的结果是重力势能减少量分别说明为什么得到的结果是重力势能减少量Ep稍稍大于重锤动能的增加量大于重锤动能的增加量Ek. 预预 习习 篇篇 考考 点点 篇篇 栏栏目目链链接接考点篇考点篇答案答案 预预 习习 篇篇 考考 点点 篇篇 栏栏目目链链接接
