2023版高考物理一輪總復(fù)習(xí)第五章實(shí)驗(yàn)五驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律課件

實(shí)驗(yàn)五驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律一、基本原理與操作

二、誤差分析

1.減小測(cè)量誤差：一是測(cè)下落距離時(shí)都從0點(diǎn)量起，一次將各打點(diǎn)對(duì)應(yīng)下落高度測(cè)量完，二是多測(cè)幾次取平均值.三、注意事項(xiàng)

1.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器要豎直：安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)要豎直架穩(wěn)，使其兩限位孔在同一豎直平面內(nèi)以減少摩擦阻力. 2.重物密度要大：重物應(yīng)選用質(zhì)量大、體積小、密度大的材料.3.一先一后：應(yīng)先接通電源，讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作，后松開(kāi)紙帶讓重物下落.考點(diǎn)1基本實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)操作的考查

【典題1】(2021

年浙江卷)在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)中，小王用如圖S5-1甲所示的裝置，讓重物從靜止開(kāi)始下落，打出一條清晰的紙帶，其中的一部分如圖乙所示.O點(diǎn)是打下的第一個(gè)點(diǎn)，A、B、C和D為另外4個(gè)連續(xù)打下的點(diǎn).甲乙圖S5-1

(1)為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，對(duì)體積和形狀相同的重物，實(shí)驗(yàn)時(shí)選擇密度大的理由是__________________________. (2)已知交流電頻率為50Hz，重物質(zhì)量為200g，當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭取9.80m/s2，則從O點(diǎn)到C點(diǎn)，重物的重力勢(shì)能變化量的絕對(duì)值|ΔEp|＝________J，C點(diǎn)的動(dòng)能EkC＝__________J(計(jì)算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字).比較EkC

與|ΔEp|的大小，出現(xiàn)這一結(jié)果的原因可能是__________.A.工作電壓偏高B.存在空氣阻力和摩擦力C.接通電源前釋放了紙帶答案：(1)阻力與重力之比更小(或其他合理解釋)(2)0.5470.588C考點(diǎn)2數(shù)據(jù)處理與誤差分析

【典題2】如圖S5-2甲所示，在固定在天花板上的定滑輪兩邊分別掛上用輕繩連接的質(zhì)量為m、M的A、B兩物體，用該實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.在物體B從高處由靜止開(kāi)始下落時(shí)物體A下方拖著紙帶打出一系列的點(diǎn)，對(duì)紙帶上的點(diǎn)跡進(jìn)行測(cè)量，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.如圖乙給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶，0是打下的第一個(gè)點(diǎn)，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未標(biāo)出，計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離已在圖中標(biāo)出.已知m＝40g，M＝100g，打點(diǎn)頻率為50Hz，重力加速度g取10m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)甲乙

圖S5-2(1)兩個(gè)物體運(yùn)動(dòng)的加速度為a＝________m/s2.

(2)在紙帶上打下計(jì)數(shù)點(diǎn)5時(shí)的速度v5＝________m/s. (3)在打點(diǎn)0～5過(guò)程中系統(tǒng)動(dòng)能的增量ΔEk＝_____J，系統(tǒng)勢(shì)能的減少量ΔEp

＝________J，由此得出的結(jié)論是______________________________________________________________________________________________.答案：(1)4.0(2)2.4(3)0.400.42在誤差允許的范圍內(nèi)，A、B兩物體組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒易錯(cuò)提醒

本實(shí)驗(yàn)可從多個(gè)角度進(jìn)行創(chuàng)新：實(shí)驗(yàn)原理的創(chuàng)新1.利用鋼球擺動(dòng)來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.2.利用光電門測(cè)定擺球的瞬時(shí)速度(續(xù)表)

實(shí)驗(yàn)原理的創(chuàng) 新1.利用機(jī)械能守恒定律求解彈簧彈性勢(shì)能.2.由平拋運(yùn)動(dòng)測(cè)量球的初速度.3.利用平拋位移s－彈簧壓縮量Δx圖線處理數(shù)據(jù)2.結(jié)合

-H圖線判斷小球下落過(guò)程中機(jī)械能守恒.新(續(xù)表)

實(shí)驗(yàn) 過(guò)程 的創(chuàng)1.用光電門測(cè)定小球下落到B點(diǎn)的速度.

3.分析實(shí)驗(yàn)誤差ΔEp－ΔEk

隨H變化的規(guī)律

考向1實(shí)驗(yàn)器材的創(chuàng)新

【典題3】(2020年廣東汕頭質(zhì)檢)某同學(xué)利用如圖S5-3所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.將刻度尺固定在鐵架臺(tái)的橫桿上(刻度尺的零刻度線在上端)，光電門固定在刻度尺的下端刻度為x2

的位置，接通光電門的電源，讓一個(gè)高度為d的圓柱形重錘從光電門正上方刻度為x1

的位置由靜止釋放，重錘下落并穿過(guò)光電門，已知重錘下落的距離比重錘的高度大得多.圖S5-3

(1)某次實(shí)驗(yàn)中，測(cè)得重錘通過(guò)光電門時(shí)的遮光時(shí)間為Δt，若重錘的質(zhì)量用m表示，查得當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間0.則重錘由靜止釋放到穿過(guò)光電門的整個(gè)過(guò)程中重錘的動(dòng)能增加量為_(kāi)________，重錘的重力勢(shì)能減小量為_(kāi)________. (2)改變釋放重錘時(shí)重錘與光電門間的距離x，多次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄每次實(shí)驗(yàn)重錘通過(guò)光電門時(shí)的遮光時(shí)間Δt，該同學(xué)想用圖像處理數(shù)據(jù)，為使所得圖像為一條直線，應(yīng)作下列______(填字母)圖像.A.x-ΔtB.x-(Δt)2C.x-

1ΔtD.x-

1（Δt）2

(3)若(2)問(wèn)中所得圖像斜率為k，可得當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭＝________.將此測(cè)量值與g0比較，若偏差不大，亦可驗(yàn)證小球機(jī)械能守恒. (4)本實(shí)驗(yàn)因下列原因產(chǎn)生的誤差，屬于系統(tǒng)誤差的是________. A.刻度尺讀數(shù)時(shí)出現(xiàn)的誤差

B.用重錘通過(guò)光電門的平均速度代替重錘到達(dá)光電門處的瞬時(shí)速度產(chǎn)生的誤差

C.小球下落過(guò)程受空氣阻力影響產(chǎn)生的誤差(4)BC考向2實(shí)驗(yàn)方案的創(chuàng)新

【典題4】(2021

年廣東佛山模擬)某研究性學(xué)習(xí)小組利用圖S5-4甲裝置驗(yàn)證系統(tǒng)的機(jī)械能守恒定律.已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電的頻率為50Hz，每個(gè)鉤碼質(zhì)量均為m，當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間.該同學(xué)經(jīng)正確操作打出的紙帶一部分如圖乙所示.甲乙圖S5-4(1)紙帶中相鄰兩個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)的時(shí)間間隔為T＝_______s.(2)用刻度尺測(cè)量OE＝6.60cm，OG＝10.40cm，則打F點(diǎn)時(shí)紙帶的瞬時(shí)速度大小