步步高2015高三物理（新课标）一轮讲义 实验06探究动能定理

步步高2015高三物理（新课标）一轮讲义 实验06探究动能定理内容摘要：

1、光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 验证机械能守恒定律考纲解读 本实验要求 规律方法总结1实验目的验证机械能守恒定律2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3实验器材打点计时器、电源、纸带、复写纸、重物、刻度尺、铁架台(带铁夹 )、导线两根4实验步骤(1)安装器材：将打点计时器固定在铁架台上，用导线将打点计时器与低压电源相连1误差分析(1)测量误差：减小测量误差的方法，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 2、服阻力做功，故动能的增加量 Epn，2可能地减小阻力2注意事项(1)打点计时器要竖直：安装打点计时器时要竖直架稳，使其两限位孔在同一竖直平面内，以减少摩擦阻力(2)重物应选用质量大、体积小、密度大的材料光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (2)打纸带用手竖直提起纸带，使重物停靠在打点计时器下方附近，先接通电源，再松开纸带，让重物自由下落，打点计时器就在纸带上打出一系列的点，取下纸带，换上新的纸带重打几条(35 条) 纸带(3)选纸带：分两种情况说明若选第 1 点 O 到下落到某一点的过程，即用 验证，应12选点迹清晰，且 1、2 两点间距离小于或接近 2 纸带用 证时，12 2B 12 2 3、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 两点间的距离是否小于或接近 2 无关紧要了5实验结论在误差允许的范围内，自由落体运动过程机械能守恒(3)应先接通电源，让打点计时器正常工作，后松开纸带让重物下落(4)测长度，算速度：某时刻的瞬时速度的计算应用 ，不能用 vn1 12T或 vn计算2证方案方案一：利用起始点和第 n 点计算代入 如果在实验误差允许的12 2n和 等，则验证了机械12 2案二：任取两点计算(1)任取两点 A、B，测出 出 2)算出 值12 2B 12 2A(3)在实验误差允许的范围内，若 则验证了机械能守恒定律2象法从纸带上选取多个点，测量从第一点到其余各 4、点的下落高度 h，并计算各点速度的平方 后以 纵轴，以 h 为横轴，根12据实验数据作出 v2h 图线若在误差允许12的范围内图线是一条过原点且斜率为 g 的直线，则验证了机械能守恒定律考点一对实验原理与实验步骤的考查例 1在利用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中，电源的频率为 50 次打出光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 、1、2、3、4、1)如用第 2 点到第 6 点之间的纸带来验证，必须直接测量的物理量为_、_、_，必须计算出的物理量为_、_，验证的表达式为_(2)下列实验步骤操作合理的排列顺序是_( 填写步骤前面的字母)A将打点计时器竖直安装在铁架台上B接通电源，再松开纸带， 5、让重物自由下落C取下纸带，更换新纸带(或将纸带翻转)重新做实验D将重物固定在纸带的一端，让纸带穿过打点计时器，用手提着纸带E选择一条纸带，用刻度尺测出物体下落的高度 h1、h 2、h 3算出对应的瞬时速度 v1、v 2、v 3别算出 实验误差允许的范围内看是否相等12 21)要验证从第 2 点到第 6 点之间的纸带对应重物运动的过程中机械能守恒，应测出第 2 点到第 6 点的距离 计算第 2 点和第 6 点的瞬时速度 须测出第 1 点到第 3 点之间的距离 点到第 7 点之间的距离 械能守恒的表达式为 12 26 12 2(2)实验操作顺序为 1)第 2 点到第 6 点之间的距离 点到第 3 6、点之间的距离 点到第 7 点之间的距离 点的瞬时速度 6 点的瞬时速度 6 12 2(2)实验数据处理和注意问题的考查例 2某同学用如图 1 所示的实验装置验证机械能守恒定律实验所用的电源为学生电源，可以提供输出电压为 6 V 的交流电和直流电，交流电的频率为 50 锤拖着的纸带上打出一系列的点，对纸带上的点测量并分析，即可验证机械能守恒定律光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (1)他进行了下面几个操作步骤：A按照图示的装置安装器件；B将打点计时器接到电源的“直流输出”上；C用天平测出重锤的质量；D先接通电源，后释放纸带，打出一条纸带；E测量纸带上某些点间的距离；F根据测量的结果计算重锤下 7、落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能其中没有必要进行的步骤是_，操作不当的步骤是_(2)这位同学进行正确操作后挑选出一条点迹清晰的纸带进行测量分析，如图 2 所示其中 O 点为起始点，A、 B、C、D 、E、F 为六个计数点根据纸带上的测量数据，当打 B 点时重锤的速度为_ m/s.(保留 3 位有效数字)图 2(3)他继续根据纸带算出各点的速度 v，量出下落距离 h，并以 为纵轴、以 h 为横轴是图中的_(4)他进一步分析，发现本实验存在较大误差，为此对实验设计进行了改进，用如图 3所示的实验装置来验证机械能守恒定律：通过电磁铁控制的小铁球从 A 点自由下落，下落过程中经过光电门 B 时 8、，通过与之相连的毫秒计时器(图中未画出) 记录挡光时间t，用毫米刻度尺测出 间的距离 h，用游标卡尺测得小铁球的直径 小铁光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 d、t、h、g 存在关系式_，就可验证机械能守恒定律图 3(5)比较两个方案，改进后的方案相比原方案的最主要的优点是：1)CB(2)3)C (4) )消除了纸带与打点计时器的摩擦影响，提高了测量的精确度，减小了实验误差创新实验设计本实验也可选用其他实验器材进行实验，只要能达到验证机械能守恒的目的即可，如可利用气垫导轨和滑块进行实验，需验证的表达式为 (Mm)g( )2 (Mm)(12 2)2，也可利用摆球进行实验，需验证的表达式为 2 9、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 4 所示：图 4(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 l，结果如图 5 所示，由此读出 l_ 图 5由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离 x_ 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；光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 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 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.(2)用表示直接测量量的字母写出下列 10、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 _和 _.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 _和 _.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 _(重力加速度为 g)(3)若 _，则可认为验证了机械能守恒定律解析(1) 游标尺读数时不必估读，挡光条的宽度 l9.0 两光电门中心之间的距离 x2)由于挡光条宽度很小，因此将挡光条通过光电门时的平均速度可当作瞬时速度，即 和 过光电门 1 和光电门 2 时，系统总动能分别为(Mm) v (Mm)( )212 21 12 (Mm) v (Mm)( 11、 )212 2 12 统势能的减少 Ep3)在实验误差允许范围内，系统重力势能的减少量等于动能的增加量，即E kE 1)间都对)(2) (Mm )( )22 m)( )212 3)E 特点是实验目的明确，实验原理千差万别，实验数据处理方法各种各样，但不管怎样，这些题都是以课本上的分组实验为原型，实验器材的使用、常用实验方案模型也是固定不变的在做题时，应注意以下几点：(1)找原型：把课本中的实验原型或者相关的物理理论知识在头脑中完整、准确地重现出来(2)找差别：将实验中所给器材与实验原型中器材进行对比，看一下少了什么器材或什么器材的量程不满足要求，再看一下“多给”了什么器材，注意“多给”的器材往往就是解决问题的关键(3)析原理：要根据题意，认真分析题目所提供的该实验的原理是什么，思考出题人想通过怎样的方法、手段、步骤达到该实验的目的，并与实验原型相比较，找出达到实验目的的方法(4)重方法：对于实验数据处理的方法基本是固定不变的，注意借鉴使用例 4现要通过实验验证机械能守恒定律，实验装置如图 6 所示水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上 A 点处有一带长方形遮光片的滑块，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 m 的砝码相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上的 B 点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的。