高考核動力屆高考物理一輪復習實驗六驗證機械能守恒定律課件

1、第第6 6單元單元 實驗六：驗證機械能守恒定律實驗六：驗證機械能守恒定律讀一讀讀一讀 利用如圖實驗裝置探究重物下落過程中動能與重利用如圖實驗裝置探究重物下落過程中動能與重力勢能的轉(zhuǎn)化問題力勢能的轉(zhuǎn)化問題(1)實驗操作步驟如下，請將步驟實驗操作步驟如下，請將步驟B補充完整：補充完整：A按實驗要求安裝好實驗裝置；按實驗要求安裝好實驗裝置；B使重物靠近打點計時器，接著先使重物靠近打點計時器，接著先_，后，后_，打點計時器在紙帶上打下一系列的點；，打點計時器在紙帶上打下一系列的點；C下圖為一條符合實驗要求的紙帶，下圖為一條符合實驗要求的紙帶，O點為打點計時點為打點計時器打下的第一點分別測出若干連續(xù)點器

2、打下的第一點分別測出若干連續(xù)點A、B、C與與O點點之間的距離之間的距離h1、h2、h3. (2)已知打點計時器的打點周期為已知打點計時器的打點周期為T，重物質(zhì)量為，重物質(zhì)量為m，重，重力加速度為力加速度為g，結(jié)合實驗中所測得的，結(jié)合實驗中所測得的h1、h2、h3，可得重物，可得重物下落到下落到B點時的速度大小為點時的速度大小為_，紙帶從，紙帶從O點下落到點下落到B點點的過程中，重物增加的動能為的過程中，重物增加的動能為_，減少的重力勢能為，減少的重力勢能為_(3)取打下取打下O點時重物的重力勢能為零，計算出該重物下點時重物的重力勢能為零，計算出該重物下落不同高度落不同高度h時所對應(yīng)的動能時所對

3、應(yīng)的動能Ek和重力勢能和重力勢能Ep，建立坐標，建立坐標系，橫軸表示系，橫軸表示h，縱軸表示，縱軸表示Ek和和Ep，根據(jù)以上數(shù)據(jù)在下圖中，根據(jù)以上數(shù)據(jù)在下圖中繪出圖線繪出圖線和圖線和圖線.已求得圖線已求得圖線斜率的絕對值斜率的絕對值k12.94 J/m，請計算圖線，請計算圖線的斜率的斜率k2_J/m(保留三位有效保留三位有效數(shù)字數(shù)字)重物和紙帶下落過程中所受平均阻力與重物所受重重物和紙帶下落過程中所受平均阻力與重物所受重力的比值為力的比值為_(用用k1和和k2表示表示) (4)通過對通過對k1和和k2的比較分析，可得到的結(jié)論是的比較分析，可得到的結(jié)論是(只要求只要求寫出一條寫出一條)：_. (

4、2015湖南五市十校聯(lián)合檢測湖南五市十校聯(lián)合檢測)某實驗小組利用如圖某實驗小組利用如圖甲所示的實驗裝置來驗證機械能守恒定律已知重錘質(zhì)量甲所示的實驗裝置來驗證機械能守恒定律已知重錘質(zhì)量m1.00 kg，當?shù)氐闹亓铀俣?，當?shù)氐闹亓铀俣萭9.80 m/s2. (1)實驗小組選出一條紙帶如圖乙所示，其中實驗小組選出一條紙帶如圖乙所示，其中O點為打點點為打點計時器打下的第一個點，計時器打下的第一個點，A、B、C為三個計數(shù)點，在計數(shù)點為三個計數(shù)點，在計數(shù)點A和和B、B和和C之間還各有一個點，測得之間還各有一個點，測得h112.01 cm，h219.15 cm，h327.86 cm，打點計時器接，打點計

5、時器接50 Hz的交流電根的交流電根據(jù)以上數(shù)據(jù)算出：當打點計時器打到據(jù)以上數(shù)據(jù)算出：當打點計時器打到B點時重錘的重力勢能點時重錘的重力勢能比開始下落時減少了比開始下落時減少了_J，此時重錘的動能比開始下，此時重錘的動能比開始下落時增加了落時增加了_J(計算結(jié)果均保留計算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字位有效數(shù)字)根據(jù)根據(jù)計算結(jié)果可知道該實驗小組出現(xiàn)的問題可能是計算結(jié)果可知道該實驗小組出現(xiàn)的問題可能是_(只只需寫一個問題需寫一個問題)(2)在圖乙所示的紙帶基礎(chǔ)上，某同學又選取了多個計在圖乙所示的紙帶基礎(chǔ)上，某同學又選取了多個計數(shù)點，并測出了各計數(shù)點到第一個點數(shù)點，并測出了各計數(shù)點到第一個點O的距離的距離h

6、，算出了各，算出了各計數(shù)點對應(yīng)的速度計數(shù)點對應(yīng)的速度v，以，以h為橫軸，以為橫軸，以v2/2為縱軸畫出的圖線為縱軸畫出的圖線應(yīng)是下列圖中的應(yīng)是下列圖中的_，圖線的斜率表示，圖線的斜率表示_ 【答案】【答案】(1)1.881.96先釋放紙帶后閉合開關(guān)先釋放紙帶后閉合開關(guān)(2)D重力加速度重力加速度g的實驗測量值的實驗測量值 拓展創(chuàng)新實驗拓展創(chuàng)新實驗探究高考命題視角探究高考命題視角以本實驗為背景，通過改變實驗條件、實驗儀器設(shè)置題目，以本實驗為背景，通過改變實驗條件、實驗儀器設(shè)置題目，不脫離教材而又不拘泥教材，體現(xiàn)開放性、探索性、實驗不脫離教材而又不拘泥教材，體現(xiàn)開放性、探索性、實驗方法的改進等特點

7、方法的改進等特點視角視角1實驗方案的優(yōu)化改進實驗方案的優(yōu)化改進圖圖1圖圖2 圖圖3視角視角2實驗數(shù)據(jù)處理的優(yōu)化提升實驗數(shù)據(jù)處理的優(yōu)化提升見典例見典例2的總結(jié)提升的總結(jié)提升 利用氣墊導軌驗證機械能守恒定律，實驗裝置示意利用氣墊導軌驗證機械能守恒定律，實驗裝置示意圖如圖所示：圖如圖所示： (1)實驗步驟實驗步驟將氣墊導軌放在水平桌面上，桌面高度不低于將氣墊導軌放在水平桌面上，桌面高度不低于1 m，將導軌調(diào)至水平；將導軌調(diào)至水平；用游標卡尺測量擋光條的寬度用游標卡尺測量擋光條的寬度l9.30 mm；由導軌標尺讀出兩光電門中心之間的距離由導軌標尺讀出兩光電門中心之間的距離s_cm；將滑塊移至光電門將滑

8、塊移至光電門1左側(cè)某處，待砝碼靜止不動時，左側(cè)某處，待砝碼靜止不動時，釋放滑塊，要求砝碼落地前擋光條已通過光電門釋放滑塊，要求砝碼落地前擋光條已通過光電門2；從數(shù)字計時器從數(shù)字計時器(圖中未畫出圖中未畫出)上分別讀出擋光條通過光上分別讀出擋光條通過光電門電門1和光電門和光電門2所用的時間所用的時間t1和和t2； 用天平稱出滑塊和擋光條的總質(zhì)量用天平稱出滑塊和擋光條的總質(zhì)量M，再稱出托盤和，再稱出托盤和砝碼的總質(zhì)量砝碼的總質(zhì)量m.(2)用表示直接測量量的字母寫出下列所示物理量的表用表示直接測量量的字母寫出下列所示物理量的表達式達式滑塊通過光電門滑塊通過光電門1和光電門和光電門2時瞬時速度分別為時

9、瞬時速度分別為v1_和和v2_.當滑塊通過光電門當滑塊通過光電門1和光電門和光電門2時，系統(tǒng)時，系統(tǒng)(包括滑塊、包括滑塊、擋光條、托盤和砝碼擋光條、托盤和砝碼)的總動能分別為的總動能分別為Ek1_和和Ek2_.在滑塊從光電門在滑塊從光電門1運動到光電門運動到光電門2的過程中，系統(tǒng)勢能的過程中，系統(tǒng)勢能的減少的減少Ep_(重力加速度為重力加速度為g)(3)如果如果Ep_，則可認為驗證了機械能守恒定，則可認為驗證了機械能守恒定律律 兩光電門中心之間的距離兩光電門中心之間的距離s即砝碼和托盤下落的高度，即砝碼和托盤下落的高度，系統(tǒng)勢能的減小量系統(tǒng)勢能的減小量Epmgs，最后對此，最后對此Ek2Ek1

10、與與Ep數(shù)值數(shù)值大小，在誤差允許的范圍內(nèi)相等，就驗證了機械能守恒定大小，在誤差允許的范圍內(nèi)相等，就驗證了機械能守恒定律律 學以致用學以致用某研究性學習小組利用氣墊導軌驗證機械能守恒定某研究性學習小組利用氣墊導軌驗證機械能守恒定律，實驗裝置如圖甲所示在氣墊導軌上相隔一定距離的兩律，實驗裝置如圖甲所示在氣墊導軌上相隔一定距離的兩處安裝兩個光電門處安裝兩個光電門A、B，滑塊，滑塊P上固定一遮光條，在細線的上固定一遮光條，在細線的牽引下向左加速運動，遮光條經(jīng)過光電門牽引下向左加速運動，遮光條經(jīng)過光電門A、B時，光線被時，光線被遮光條遮擋，光電門會輸出高電壓，兩光電門采集數(shù)據(jù)后將遮光條遮擋，光電門會輸出

11、高電壓，兩光電門采集數(shù)據(jù)后將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C通過計算機可以得到如圖乙所示的電壓數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C通過計算機可以得到如圖乙所示的電壓隨時間變化的隨時間變化的Ut圖像圖像 (1)實驗前，接通氣源，將滑塊實驗前，接通氣源，將滑塊(不掛鉤碼不掛鉤碼)置于氣墊導軌置于氣墊導軌上，輕推滑塊，若圖乙中的上，輕推滑塊，若圖乙中的tAtB，則需要將氣墊導軌，則需要將氣墊導軌_(填填“左左”或或“右右”)側(cè)適當墊高一些，以使其水側(cè)適當墊高一些，以使其水平平(2)用螺旋測微器測遮光條寬度用螺旋測微器測遮光條寬度d，測量結(jié)果如圖丙所，測量結(jié)果如圖丙所示，則示，則d_cm.(3)滑塊滑塊P用細線跨過氣墊導軌左端的定滑輪與

12、質(zhì)量為用細線跨過氣墊導軌左端的定滑輪與質(zhì)量為m的鉤碼的鉤碼Q相連，將滑塊相連，將滑塊P由圖甲所示位置由靜止釋放，通過由圖甲所示位置由靜止釋放，通過計算機得到的圖像如圖乙所示，若計算機得到的圖像如圖乙所示，若tA、tB和和d已知，要驗已知，要驗證滑塊證滑塊(含遮光條含遮光條)和鉤碼組成的系統(tǒng)機械能是否守恒，還應(yīng)和鉤碼組成的系統(tǒng)機械能是否守恒，還應(yīng)測出測出_和和_(寫出物理量的名稱及符號寫出物理量的名稱及符號) (4)若上述物理量間滿足關(guān)系式若上述物理量間滿足關(guān)系式_，則，則表明在上述過程中，滑塊表明在上述過程中，滑塊(含遮光條含遮光條)和鉤碼組成的系統(tǒng)機械和鉤碼組成的系統(tǒng)機械能守恒能守恒【解析】

13、【解析】(1)tAtB，說明滑塊經(jīng)過光電門，說明滑塊經(jīng)過光電門A時速度時速度小，滑塊由小，滑塊由A到到B的過程是加速運動，說明氣墊導軌右側(cè)的過程是加速運動，說明氣墊導軌右側(cè)高，所以需要將其左側(cè)適當墊高一些才能水平；高，所以需要將其左側(cè)適當墊高一些才能水平；(2)按照螺按照螺旋測微器讀數(shù)規(guī)則有旋測微器讀數(shù)規(guī)則有d(80.0147.4)mm8.474 mm0.847 4 cm；(3)根據(jù)實驗裝置可知本題是驗證滑塊根據(jù)實驗裝置可知本題是驗證滑塊(含遮光含遮光條條)和鉤碼組成的系統(tǒng)的機械能守恒，需要準確知道滑塊在和鉤碼組成的系統(tǒng)的機械能守恒，需要準確知道滑塊在由由A到到B過程中鉤碼下降的高度，其剛好等

14、于光電門間距；過程中鉤碼下降的高度，其剛好等于光電門間距；(4)根據(jù)機械能守恒定律列式根據(jù)機械能守恒定律列式 模擬題組模擬題組 1(2015蘇州高三模擬蘇州高三模擬)在在“驗證機械能守恒定律驗證機械能守恒定律”的的實驗中，已知電磁打點計時器所用的電源的頻率為實驗中，已知電磁打點計時器所用的電源的頻率為50 Hz，查得當?shù)氐闹亓铀俣炔榈卯數(shù)氐闹亓铀俣萭9.80 m/s2，測得所用的重物質(zhì)量，測得所用的重物質(zhì)量為為1.00 kg.實驗中得到一條點跡清晰的紙帶實驗中得到一條點跡清晰的紙帶(如圖所示如圖所示)，把，把第一個點記為第一個點記為O，另選連續(xù)的四個點，另選連續(xù)的四個點A、B、C、D作為測

15、量作為測量的點，經(jīng)測量知道的點，經(jīng)測量知道A、B、C、D各點到各點到O點的距離分別為點的距離分別為62.99 cm、70.18 cm、77.76 cm、85.73 cm. (1)根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物由根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物由O點運動到點運動到C點，重力點，重力勢能的減少量等于勢能的減少量等于_ J，動能的增加量等于，動能的增加量等于_ J(取三位有效數(shù)字取三位有效數(shù)字)(2)根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物下落時的實際加速度根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物下落時的實際加速度a_ m/s2，a_g(填填“大于大于”或或“小于小于”)，原因是原因是_ 【答案】【答案】(1)7.627.57(2)9.75小于重物受空

16、氣阻力，紙帶受限位孔或打小于重物受空氣阻力，紙帶受限位孔或打點計時器振針的阻力點計時器振針的阻力2(2015東三省五市模擬東三省五市模擬)用如下圖所示實驗裝置驗證用如下圖所示實驗裝置驗證m1、m2組成的系統(tǒng)機械能守恒組成的系統(tǒng)機械能守恒m2從高處由靜止開始下從高處由靜止開始下落，落，m1上拖著的紙帶打出一系列的點，對紙帶上的點跡進上拖著的紙帶打出一系列的點，對紙帶上的點跡進行測量，即可驗證機械能守恒定律圖乙給出的是實驗中獲行測量，即可驗證機械能守恒定律圖乙給出的是實驗中獲取的一條紙帶：取的一條紙帶：0是打下的第一個點，每相鄰兩個計數(shù)點間是打下的第一個點，每相鄰兩個計數(shù)點間還有還有4個點個點(圖

17、中未標出圖中未標出)，計數(shù)點間的距離如圖乙所示已，計數(shù)點間的距離如圖乙所示已知知m150 g、m2150 g，則，則(g取取10 m/s2，結(jié)果保留兩位有，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字效數(shù)字)(1)在紙帶上打下計數(shù)點在紙帶上打下計數(shù)點5時的速度時的速度v5_m/s；【答案】【答案】(1)2.4(2)0.580.60在誤差允許的范圍在誤差允許的范圍內(nèi)，內(nèi)，m1、m2組成的系統(tǒng)機械能守恒組成的系統(tǒng)機械能守恒(3)9.73(2015開封市高三上學期月考開封市高三上學期月考)某實驗小組利用如圖某實驗小組利用如圖所示的實驗裝置來驗證鉤碼和滑塊所組成的系統(tǒng)機械能守所示的實驗裝置來驗證鉤碼和滑塊所組成的系統(tǒng)機械能守

18、恒恒(1)實驗前需要調(diào)整氣墊導軌底座使之水平，利用現(xiàn)有實驗前需要調(diào)整氣墊導軌底座使之水平，利用現(xiàn)有器材如何判斷導軌是否水平？器材如何判斷導軌是否水平？_.(2)如圖所示如圖所示(經(jīng)放大后經(jīng)放大后)，游標卡尺測得遮光條的寬度，游標卡尺測得遮光條的寬度d_cm；實驗時將滑塊從圖示位置由靜止釋；實驗時將滑塊從圖示位置由靜止釋放，由數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電門的時間放，由數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電門的時間t1.2102 s，則滑塊經(jīng)過光電門的瞬時速度為，則滑塊經(jīng)過光電門的瞬時速度為_m/s.在本次實驗中還需要測量的物理量有：鉤碼的質(zhì)量在本次實驗中還需要測量的物理量有：鉤碼的質(zhì)量m、_和和_(文字說

19、明并用相應(yīng)的字母文字說明并用相應(yīng)的字母表示，表示，g為已知為已知) (3)本實驗通過比較本實驗通過比較_和和_在實在實驗誤差允許的范圍內(nèi)是否相等驗誤差允許的范圍內(nèi)是否相等(用測量的物理量符號表示用測量的物理量符號表示)，從而驗證系統(tǒng)的機械能守恒從而驗證系統(tǒng)的機械能守恒【解析】【解析】(1)檢驗氣墊導軌底座是否水平時，可以先檢驗氣墊導軌底座是否水平時，可以先接通氣源，將滑塊靜置于氣墊導軌上，若滑塊在導軌上各個接通氣源，將滑塊靜置于氣墊導軌上，若滑塊在導軌上各個位置均能靜止，說明導軌是水平的位置均能靜止，說明導軌是水平的高考題組高考題組4(2014廣東理綜，廣東理綜，34(2)某同學根據(jù)機械能守恒

20、定某同學根據(jù)機械能守恒定律，設(shè)計實驗探究彈簧的彈性勢能與壓縮量的關(guān)系律，設(shè)計實驗探究彈簧的彈性勢能與壓縮量的關(guān)系如圖如圖(a)，將輕質(zhì)彈簧下端固定于鐵架臺，在上端，將輕質(zhì)彈簧下端固定于鐵架臺，在上端的托盤中依次增加砝碼，測量相應(yīng)的彈簧長度，部分數(shù)據(jù)的托盤中依次增加砝碼，測量相應(yīng)的彈簧長度，部分數(shù)據(jù)如下表，由數(shù)據(jù)算得勁度系數(shù)如下表，由數(shù)據(jù)算得勁度系數(shù)k_N/m.(g取取9.80 m/s2) 取下彈簧，將其一端固定于氣墊導軌左側(cè)，如圖取下彈簧，將其一端固定于氣墊導軌左側(cè)，如圖(b)所示；調(diào)整導軌，當滑塊自由滑動時，通過兩個光電門的速所示；調(diào)整導軌，當滑塊自由滑動時，通過兩個光電門的速度大小度大小_

21、用滑塊壓縮彈簧，記錄彈簧的壓縮量用滑塊壓縮彈簧，記錄彈簧的壓縮量x；釋放滑塊，；釋放滑塊，記錄滑塊脫離彈簧后的速度記錄滑塊脫離彈簧后的速度v.釋放滑塊過程中，彈簧的彈性釋放滑塊過程中，彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為勢能轉(zhuǎn)化為_重復重復中的操作，得到中的操作，得到v與與x的關(guān)系如圖的關(guān)系如圖(c)，由圖可，由圖可知，知，v與與x成成_關(guān)系由上述實驗可得結(jié)論：對同一根關(guān)系由上述實驗可得結(jié)論：對同一根彈簧，彈性勢能與彈簧的彈簧，彈性勢能與彈簧的_成正比成正比 【答案】【答案】50相等相等滑塊的動能滑塊的動能正比正比壓縮量的平方壓縮量的平方 5(2014山東理綜，山東理綜，21)某實驗小組利用彈簧秤和刻度某實驗小組利用彈簧秤和刻度尺，測量滑塊在木板上運動的最大速度尺，測量滑塊在木板上運動的最大速度實驗步驟：實驗步驟：用彈簧秤