實驗__驗證機械能守恒定律

1、RJRJ版版 物理物理 新課標高考總復習新課標高考總復習RJRJ版版 物理物理 新課標高考總復習新課標高考總復習(對應學生用書對應學生用書P98)一、實驗目的一、實驗目的利用自由落體運動驗證只有利用自由落體運動驗證只有重力重力作用下的物體機械能守恒作用下的物體機械能守恒RJRJ版版 物理物理 新課標高考總復習新課標高考總復習RJRJ版版 物理物理 新課標高考總復習新課標高考總復習三、實驗器材三、實驗器材鐵架臺鐵架臺(含鐵夾含鐵夾)，打點計時器打點計時器，學生電源，紙帶，復寫紙，導線，學生電源，紙帶，復寫紙，導線，刻度尺刻度尺，天平，天平(也可不選也可不選)，重物，重物問題探究在計算問題探究在計

2、算n點的速度時，能否可以利用點的速度時，能否可以利用vngnT計算求得？計算求得？提示提示若利用公式若利用公式vngnT計算第計算第n點的瞬時速度，說明物體下點的瞬時速度，說明物體下落的加速度為落的加速度為g，在此前提下機械能一定守恒，不需實驗驗證所以本，在此前提下機械能一定守恒，不需實驗驗證所以本實驗需要的物體在某一時刻的實際速度，應由紙帶上的數(shù)據(jù)求解，而不實驗需要的物體在某一時刻的實際速度，應由紙帶上的數(shù)據(jù)求解，而不是利用公式是利用公式vngnT計算求得計算求得RJRJ版版 物理物理 新課標高考總復習新課標高考總復習四、實驗步驟四、實驗步驟1測質(zhì)量：用天平測出重物的質(zhì)量測質(zhì)量：用天平測出重

3、物的質(zhì)量m(也可不測也可不測)2安裝置：按右圖將檢查、調(diào)整好的打點計時器豎直固定在鐵架安裝置：按右圖將檢查、調(diào)整好的打點計時器豎直固定在鐵架臺上，接好電路臺上，接好電路3打紙帶：將紙帶的一端用夾子固定在重物上，另一端穿過打點打紙帶：將紙帶的一端用夾子固定在重物上，另一端穿過打點計時器的限位孔用手提著紙帶使重物靜止在靠近打點計時器的地方計時器的限位孔用手提著紙帶使重物靜止在靠近打點計時器的地方. 先先接通電源接通電源，后松開紙帶，讓重物帶著紙帶自由下落，后松開紙帶，讓重物帶著紙帶自由下落更換紙帶重復做更換紙帶重復做3次次5次實驗次實驗RJRJ版版 物理物理 新課標高考總復習新課標高考總復習RJR

4、J版版 物理物理 新課標高考總復習新課標高考總復習五、實驗改進五、實驗改進1物體的速度可以用光電計時器測量，以減小由于測量和計算帶物體的速度可以用光電計時器測量，以減小由于測量和計算帶來的誤差來的誤差2整個實驗裝置可以放在真空的環(huán)境中操作，如用牛頓管和頻閃整個實驗裝置可以放在真空的環(huán)境中操作，如用牛頓管和頻閃照相進行驗證，以消除由于空氣阻力作用而帶來的誤差照相進行驗證，以消除由于空氣阻力作用而帶來的誤差3可以利用氣墊導軌來設計該實驗，以減小由于摩擦帶來的誤可以利用氣墊導軌來設計該實驗，以減小由于摩擦帶來的誤差差RJRJ版版 物理物理 新課標高考總復習新課標高考總復習(對應學生用書對應學生用書P

5、98)要點一要點一誤差分析誤差分析1.本實驗中因重物和紙帶在下落過程中要克服各種阻力本實驗中因重物和紙帶在下落過程中要克服各種阻力(空氣阻力、空氣阻力、打點計時器阻力打點計時器阻力)做功，故動能的增加量做功，故動能的增加量Ek稍小于重力勢能的減少量稍小于重力勢能的減少量Ep，即，即EkEp，這屬于系統(tǒng)誤差改進的辦法是調(diào)整器材的安裝，盡，這屬于系統(tǒng)誤差改進的辦法是調(diào)整器材的安裝，盡可能地減小阻力可能地減小阻力2本實驗的另一個誤差來源于長度的測量，屬偶然誤差本實驗的另一個誤差來源于長度的測量，屬偶然誤差. 減小誤減小誤差的辦法是測下落距離時都從差的辦法是測下落距離時都從O點量起，一次將各打點對應的

6、下落高度點量起，一次將各打點對應的下落高度測量完，或者多次測量取平均值測量完，或者多次測量取平均值RJRJ版版 物理物理 新課標高考總復習新課標高考總復習要點二要點二注意事項注意事項1.應盡可能控制實驗條件，即應滿足機械能守恒的條件，這就要應盡可能控制實驗條件，即應滿足機械能守恒的條件，這就要求盡量減小各種阻力的影響，采取的措施有：求盡量減小各種阻力的影響，采取的措施有：(1)安裝打點計時器時，必須使兩個限位孔的中線嚴格豎直，以減安裝打點計時器時，必須使兩個限位孔的中線嚴格豎直，以減小摩擦阻力小摩擦阻力(2)應選用質(zhì)量和密度較大的重物，增大重力可使阻力的影響相對應選用質(zhì)量和密度較大的重物，增大

7、重力可使阻力的影響相對減小，增大密度可以減小體積，可使空氣阻力減小減小，增大密度可以減小體積，可使空氣阻力減小2實驗中，提紙帶的手要保持不動，且保證紙帶豎直實驗中，提紙帶的手要保持不動，且保證紙帶豎直. 接通電源接通電源后，打點計時器工作穩(wěn)定后再松開紙帶后，打點計時器工作穩(wěn)定后再松開紙帶RJRJ版版 物理物理 新課標高考總復習新課標高考總復習4測量下落高度時，為了減小測量值測量下落高度時，為了減小測量值h的相對誤差，選取的各個的相對誤差，選取的各個計數(shù)點要離起始點遠一些，紙帶也不易過長，有效長度可在計數(shù)點要離起始點遠一些，紙帶也不易過長，有效長度可在60 cm80 cm之間之間RJRJ版版 物

8、理物理 新課標高考總復習新課標高考總復習(2010新課標全國新課標全國)圖為驗證機械能守恒定律的實驗裝置示意圖為驗證機械能守恒定律的實驗裝置示意圖現(xiàn)有的器材為：帶鐵夾的鐵架臺、電磁打點計時器、紙帶、帶鐵夾圖現(xiàn)有的器材為：帶鐵夾的鐵架臺、電磁打點計時器、紙帶、帶鐵夾的重錘、天平回答下列問題：的重錘、天平回答下列問題：(1)為完成此實驗，除了所給的器材，還需要的器材有為完成此實驗，除了所給的器材，還需要的器材有_(填入正確選項前的字母填入正確選項前的字母)A米尺米尺B秒表秒表C012 V的直流電源的直流電源 D012 V的交流電源的交流電源(2)實驗中誤差產(chǎn)生的原因有實驗中誤差產(chǎn)生的原因有_(寫出

9、兩個原因?qū)懗鰞蓚€原因)RJRJ版版 物理物理 新課標高考總復習新課標高考總復習解析解析(1)打點計時器使用的電源為交流電源，故應選取打點計時器使用的電源為交流電源，故應選取012 V的交流電源，的交流電源，D正確；利用米尺測量紙帶上各點間的距離正確；利用米尺測量紙帶上各點間的距離A正確本正確本實驗中利用打點計時器作為計時工具，所以不需要秒表，實驗中利用打點計時器作為計時工具，所以不需要秒表，B錯誤錯誤(2)實驗誤差的來源主要是由于紙帶在下滑的過程中需要克服摩擦實驗誤差的來源主要是由于紙帶在下滑的過程中需要克服摩擦力做功，以及用米尺測量數(shù)據(jù)時讀數(shù)有誤差力做功，以及用米尺測量數(shù)據(jù)時讀數(shù)有誤差答案答

10、案(1)AD(2)紙帶和打點計時器之間有摩擦；用米尺測量紙紙帶和打點計時器之間有摩擦；用米尺測量紙帶上點的位置時讀數(shù)有誤差帶上點的位置時讀數(shù)有誤差RJRJ版版 物理物理 新課標高考總復習新課標高考總復習(對應學生用書對應學生用書P98)題型一題型一實驗數(shù)據(jù)的處理實驗數(shù)據(jù)的處理 RJRJ版版 物理物理 新課標高考總復習新課標高考總復習RJRJ版版 物理物理 新課標高考總復習新課標高考總復習RJRJ版版 物理物理 新課標高考總復習新課標高考總復習RJRJ版版 物理物理 新課標高考總復習新課標高考總復習RJRJ版版 物理物理 新課標高考總復習新課標高考總復習RJRJ版版 物理物理 新課標高考總復習新

11、課標高考總復習答案答案(1)打第一個點時重物的初速度為零打第一個點時重物的初速度為零2 mm(2)0.59 m/s0.17 J0.17 J機械能守恒機械能守恒(3)CRJRJ版版 物理物理 新課標高考總復習新課標高考總復習題型二題型二實驗的拓展和遷移實驗的拓展和遷移例例2 某實驗小組利用如下圖所示的實驗裝置來驗證鉤碼和滑塊所某實驗小組利用如下圖所示的實驗裝置來驗證鉤碼和滑塊所組成的系統(tǒng)機械能守恒組成的系統(tǒng)機械能守恒RJRJ版版 物理物理 新課標高考總復習新課標高考總復習(1)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

12、平？斷導軌是否水平？_(2)如下圖所示如下圖所示(經(jīng)放大后的經(jīng)放大后的)，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放，由數(shù)字計時器讀出遮；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光條通過光電門的時間t1.2102 s，則滑塊經(jīng)過光電門時的瞬時速，則滑塊經(jīng)過光電門時的瞬時速度為度為_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_(文字說明并用相應的字母表示文字說明并用相應的字母表示)RJRJ版版 物理物理 新課標高考總復習新課標高考總復習(3)本實驗通過

13、比較本實驗通過比較_和和_在實驗誤差允許的范圍內(nèi)在實驗誤差允許的范圍內(nèi)是否相等是否相等(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RJRJ版版 物理物理 新課標高考總復習新課標高考總復習RJRJ版版 物理物理 新課標高考總復習新課標高考總復習(對應學生用書對應學生用書P99)1關(guān)于驗證機械能守恒定律實驗的下列說法中，哪些是正確的關(guān)于驗證機械能守恒定律實驗的下列說法中，哪些是正確的()A選用重物時，重的比輕的好選用重物時，重的比輕的好B選用重物時，體積小的比體積大的好選用重物時，體積小的比體積大的好C選取重物后，要稱出它的質(zhì)量選取重物后，要

14、稱出它的質(zhì)量D重物所受的重力，應遠大于它所受的空氣阻力和紙帶受到打重物所受的重力，應遠大于它所受的空氣阻力和紙帶受到打點計時器的阻力點計時器的阻力解析解析在選取重物時，由于有空氣阻力和摩擦阻力的存在，應在選取重物時，由于有空氣阻力和摩擦阻力的存在，應該選取質(zhì)量比較大的、體積比較小的重物，這樣可以使重物的重力遠大該選取質(zhì)量比較大的、體積比較小的重物，這樣可以使重物的重力遠大于它所受的空氣阻力和紙帶受到的打點計時器的摩擦阻力于它所受的空氣阻力和紙帶受到的打點計時器的摩擦阻力答案答案ABDRJRJ版版 物理物理 新課標高考總復習新課標高考總復習2(2010安徽高考安徽高考)利用圖示裝置進行驗證機械能

15、守恒定律的實利用圖示裝置進行驗證機械能守恒定律的實驗時，需要測量物體由靜止開始自由下落到某點時的瞬時速度驗時，需要測量物體由靜止開始自由下落到某點時的瞬時速度v和下落和下落高度高度h.某班同學利用實驗得到的紙帶，設計了以下四種測量方案某班同學利用實驗得到的紙帶，設計了以下四種測量方案RJRJ版版 物理物理 新課標高考總復習新課標高考總復習答案答案dRJRJ版版 物理物理 新課標高考總復習新課標高考總復習3(2011廣州模擬廣州模擬)“驗證機械能守恒定律驗證機械能守恒定律”的實驗可以采用下的實驗可以采用下圖所示的甲或乙方案來進行圖所示的甲或乙方案來進行RJRJ版版 物理物理 新課標高考總復習新課

16、標高考總復習(1)比較這兩種方案，比較這兩種方案，_(選填選填“甲甲”或或“乙乙”)方案好些，方案好些，理由是理由是_(2)圖丙是該實驗中得到的一條紙帶，測得每兩個計數(shù)點間的距離圖丙是該實驗中得到的一條紙帶，測得每兩個計數(shù)點間的距離如圖所示，已知每兩個計數(shù)點之間的時間間隔如圖所示，已知每兩個計數(shù)點之間的時間間隔T0.1 s，物體運動的加，物體運動的加速度速度a_；該紙帶是采用；該紙帶是采用_(選填選填“甲甲”或或“乙乙”)實驗方實驗方案得到的案得到的. 簡要寫出判斷依據(jù)簡要寫出判斷依據(jù)_RJRJ版版 物理物理 新課標高考總復習新課標高考總復習(3)如下圖丁是采用甲方案得到的一條紙帶，在計算圖中

17、如下圖丁是采用甲方案得到的一條紙帶，在計算圖中N點速度點速度時，幾位同學分別用下列不同的方法進行，其中正確的是時，幾位同學分別用下列不同的方法進行，其中正確的是()RJRJ版版 物理物理 新課標高考總復習新課標高考總復習解析解析(1)機械能守恒的前提是只有重力做功，實際操作的方案機械能守恒的前提是只有重力做功，實際操作的方案中應該使摩擦力越小越好，所以甲方案好中應該使摩擦力越小越好，所以甲方案好(2)處理紙帶數(shù)據(jù)時，為減小處理紙帶數(shù)據(jù)時，為減小誤差一般采用逐差法，得誤差一般采用逐差法，得a4.8 m/s2(4.7 m/s24.9 m/s2均可均可). 該紙帶是該紙帶是采用乙實驗方案得到的，這是

18、因為物體運動的加速度比重力加速度小很采用乙實驗方案得到的，這是因為物體運動的加速度比重力加速度小很多多(3)勻變速運動中某一段的平均速度等于中間時刻的瞬時速度勻變速運動中某一段的平均速度等于中間時刻的瞬時速度. 因為因為所取計時起點所取計時起點O的速度不一定為零，所以的速度不一定為零，所以A、D錯，錯，B、C項對項對答案答案(1)甲見解析甲見解析(2)4.8 m/s2乙見解析乙見解析(3)B、CRJRJ版版 物理物理 新課標高考總復習新課標高考總復習4在用打點計時器驗證機械能守恒定律的實驗中，質(zhì)量在用打點計時器驗證機械能守恒定律的實驗中，質(zhì)量m1.00 kg的重物自由下落，打點計時器在紙帶上打

19、出一系列點的重物自由下落，打點計時器在紙帶上打出一系列點. 如上圖所示為如上圖所示為選取的一條符合實驗要求的紙帶，選取的一條符合實驗要求的紙帶，O為第一個點為第一個點(速度恰好為零速度恰好為零)，每兩，每兩個計數(shù)點之間還有四個點未畫出，選連續(xù)的個計數(shù)點之間還有四個點未畫出，選連續(xù)的3個計數(shù)點個計數(shù)點A、B、C作為測作為測量的點，如圖所示，經(jīng)測量知道量的點，如圖所示，經(jīng)測量知道A、B、C各點到各點到O點的距離分別為點的距離分別為50.50 cm、86.00 cm、130.50 cm.已知打點計時器每隔已知打點計時器每隔0.02 s打一次點，當?shù)氐拇蛞淮吸c，當?shù)氐闹亓铀俣戎亓铀俣萭9.80 m

20、/s2.RJRJ版版 物理物理 新課標高考總復習新課標高考總復習根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可計算出打根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可計算出打B點時的速度點時的速度vB_m/s；重物；重物由由O點運動到點運動到B點，重力勢能減少了點，重力勢能減少了_J，動能增加了，動能增加了_J根據(jù)根據(jù)所測量的數(shù)據(jù)，還可以求出物體實際下落的加速度為所測量的數(shù)據(jù)，還可以求出物體實際下落的加速度為_m/s2，物體在從，物體在從A到到B下落的過程中所受到的平均阻力為下落的過程中所受到的平均阻力為_N(計算計算結(jié)果都要保留結(jié)果都要保留3位有效數(shù)字位有效數(shù)字)，該阻力的來源主要有：，該阻力的來源主要有：(1)_；(2)_RJRJ版版 物理物理 新課

21、標高考總復習新課標高考總復習RJRJ版版 物理物理 新課標高考總復習新課標高考總復習RJRJ版版 物理物理 新課標高考總復習新課標高考總復習分析紙帶受到的力有：重力、重物受到的空氣阻力、紙帶與限位分析紙帶受到的力有：重力、重物受到的空氣阻力、紙帶與限位孔之間的摩擦力等力的作用，所以阻力的來源是以上除重力之外的力孔之間的摩擦力等力的作用，所以阻力的來源是以上除重力之外的力答案答案4.008.438.009.000.800(1)重物受到的空氣阻力重物受到的空氣阻力(2)紙帶與限位孔之間的摩擦力紙帶與限位孔之間的摩擦力RJRJ版版 物理物理 新課標高考總復習新課標高考總復習5(2011承德聯(lián)考承德聯(lián)考)某同學利用