2017年高考一轮 6.6《实验 验证机械能守恒定律》ppt课件

2017年高考一轮 6.6《实验 验证机械能守恒定律》ppt课件内容摘要：

1、课标版 物理 第 6讲 实验 ： 验证机械能守恒定律 实验目的 利用自由落体运动验证只有重力作用下的物体机械能守恒。 实验原理 物体的重力势能转化为动能 ,但总的 机械能保持不变。 若物体某时刻瞬时速度为 v,下落高度为 h,则重力势能的 减少量为 能的增加量为 它们在实验误差允许的范围内是否 相等 ,若相等则验证了机械能守恒定律。 测出第 , 由公式 或 算出 ,如图所示。 1 12112教材研读 实验器材 铁架台 (含铁夹 ),打点计时器 ,学生电源 ,纸带 ,复写纸 ,导线 ,毫米刻度尺 ,重物 (带纸带夹 )。 实验步骤 按图将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上 ,接好电 路。 2、将纸带的一端用夹子固定在重物上 ,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在靠近打点计时器的地方。 先接通电源 ,后 松开纸带 ,让重物带着纸带自由下落。 更换纸带重复做 35次实验。 分两种情况说明 (1)用 m =应选点迹清晰 ,且 1、 2两点间距离小于或接近 2 1、 2两点间的距离大于 2 是由于先释放纸带 ,后接通 电源造成的。 这样 ,第 1个点就不是运动的起始点了 ,这样的纸带不能选。 (2)用 m - m =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 ,这样纸带上打出的第 1、 2两点间的距离是否为 2 无关紧要了 ,所以只要后面的点迹清晰就可选用。 3、 数据处理 方法一 :利用起始点和第 入 ,如果在实验误差允许的 条件下 , 相等 ,则验证了机械能守恒定律。 方法二 :任取两点计算 12222)任取两点 A、 出 (2)算出 - 的值。 (3)在实验误差允许的条件下 ,若 - ,则验证了机械能守恒定律。 方法三 :图像法。 从纸带上选取多个点 ,测量从第一点到其余各点的下落高 度 h,并计算各点速度的平方 后以 以 根据实验数据 绘出 在误差允许的范围内图线是一条过原点且斜率为 直线 ,则验证了机械能守恒定律。 122差分析 空气阻力、打点 计时器与纸带间的摩擦阻力 )做功 ,故动能的增加量 减少量 属于系统误差。 改进的办法是调整器材的安装 4、 , 尽可能地减小阻力。 属偶然误差。 减小误差的办法 是测下落距离时都从 0点量起 ,一次将各打点对应的下落高度测量完 ,或者 多次测量取平均值来减小误差。 注意事项 使其两限位孔在同一竖直平面内以减少 摩擦阻力。 积小、密度大的重物。 让打点计时器正常工作后 ,再松开纸带让重物下落。 0 应选用点迹清晰的纸带进行测量。 vn= 计算 ,因为只要认为加速度为 g,机械能当然 守恒 ,即相当于用机械能守恒定律验证机械能守恒定律 ,况且用 vn=出的速度比实际值大 ,会得出机械能增加的结论 ,而因为摩擦阻力的影响 , 机械能应该减小 ,所以速度应从纸带上直接测量计算。 同样的道理 ,重物下 落的高度 5、 h,也只能用刻度尺直接测量 ,而不能用 g 或 计算得 到。 2 实验原理和实验误差的分析 典例 1 (2015黑龙江大庆第二次质检 ,22)利用重物自由下落验证机械能守 恒定律的实验。 (1)在验证机械能守恒定律的实验中 ,没有必要进行的操作是。 考点突破 (2)该实验所用打点计时器的电源频率为 50 中 A、 B、 取的三个计数点 ,相邻两个计数点之间还有 4个点未画出 ,则相邻两个计数 点之间的时间间隔 T= s,打点计时器在打下计数点 重物的下落 速度 m/s(小数点后保留两位 )。 (3)由于该实验中存在阻力做功 ,所以实验测得重物的重力势能的减少量 (选填“小于”、“大于”或“ 6、等于” )动能的增加量。 答案 (1) (2) (3)大于 解析 (1)因为是比较 故 不需要测出重 物的质量 ;用打点计时器可以记录重物下落的时间 ;用纸带记录并测量重物 下落的高度 ,故选 A、 B。 (2)因相邻两个计数点之间还有 4个点未画出 ,则相 邻两个计数点之间的时间间隔 T=0.1 s。 根据匀变速直线运动的规律 :中间 时刻速度等于此段过程的平均速度 ,得 =m/s。 (3)由于纸带和重 物都受到阻力作用 ,则有一小部分重力势能转化成了内能 ,所以重力势能的 减少量大于动能的增加量。 12 (2015河北邯郸质检 )“动能定理”和“机械能守恒定律”是物理学 中很重要的两个力学方 7、面的物理规律。 某同学设计了如图所示的实验装 置。 一个电磁铁吸住一个小钢球 ,当电磁铁断电后 ,小钢球将由静止开始向 下加速运动。 小钢球经过光电门时 ,计时装置将记录小钢球通过光电门所 用的时间 t,用直尺测出小钢球由静止开始下落至光电门时的高度 h。 (1)该同学在验证动能定理的过程中 ,忽略了空气阻力的影响 ,实验中是否需 要测量小钢球的质量 ? (填“需要”或“不需要” )。 (2)如果用这套装置验证机械能守恒定律 ,下面的做法能提高实验精确度的 是。 减小小球的直径 增大小球的直径 增大小球的质量 减小小球的质量 答案 (1)不需要 (2)析 (1)由动能定理有 简得 不需要测量小钢球 8、的 11质量。 (2)用小钢球通过光电门的平均速度来表示小钢球通过光电门的瞬 时速度 ,有 v= (,然后验证 由此验证机械能是否守恒 ,则小钢球的直径越小 ,故 误。 由于实际过程中存在阻力 ,故 = 以质量越 大 , 这一项越小 ,精确度越高 ,故 11为验证机械能守恒定律的实验装置示意图。 现有的器材为 :带铁夹 的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、天平。 回答下列问 题 : (1)为完成此实验 ,除了所给的器材 ,还需要的器材有。 (填入正确选 项前的字母 ) 2 2 (2)实验中误差产生的原因有。 (写出两个原因 ) 答案 (1)2)纸带和打点计时器之间有摩擦 ;用米尺测量纸 9、带上点的位置时读数有误 差 解析 (1)打点计时器需要交流电源 ,测量高度 离需要米尺。 所以选 A、 D。 (2)此实验主要误差来源有两方面 :摩擦阻力 ;测量误差。 考点二 实验数据处理 典例 2 现要通过实验验证机械能守恒定律。 实验装置如图所示 :水平桌 面上固定一倾斜的气垫导轨 ;导轨上 其 总质量为 M,左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为 遮光片两条长边与导轨垂直 ;导轨上 可以测量遮光片经过 光电门时的挡光时间 t。 用 点到导轨底端 与 高度差 ,、 将遮光片通过光电 门的平均速度看做滑块通过 成下列填空和作图 : (1)若将滑块自 则在滑块从 的过程中 ,滑块、遮光 片与砝码 10、组成的系统重力势能的减小量可表示为 ,动能的增加量 可表示为。 若在运动过程中机械能守恒 , 与 =。 (2)多次改变光电门的位置 ,每次均令滑块自同一点 (下滑 ,测量相应的 s 与 果如表所示 : 21 3 4 5 s(m) t(104 为纵坐标 ,在如图所示的坐标纸中描出第 1和第 5个数据点 ; 根据 5个数据点作直线 ,求得该直线的斜率 k= 104 s 留 3位 有效数字 )。 21h、 d、 b、 M和 k和 比较 ,若其差值在实验允许的范围内 ,则可认为此实验验证了机械能守恒定 律。 答案 (1) (2)描点与作图见解析 析 (1)设当滑块运动到 h,此时砝码上升的高度为 s, 由几何关系可知 h= ,故系统减少的重力势能为。 21t()M h md 22m 22( )()M h m d m h md 于系统从静止开始运动 ,运动至 ,故动能的增加量 (M+m) =。 由 = s。 (2)描点及作直线见图。 2M m 1t 22( )M h md gM m 在图中直线上取相距较远的两点 ,读出两点坐标 ,由 k= 可得 k=0 4 s 2用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中 ,使质量为 m=重物自由下落 ,打点计时器在纸带上打出一系列的点 ,选取一条符合实验 要求的纸带如图所示。 A、 B、 续点中的三个点 ,已知打点计时器每隔 当。