物理202屆高考與名師對話第一輪復(fù)習(xí)打包老師搜集

(對應(yīng)學(xué)生P98)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康睦?/p>

落體運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證只有重力作用下的物體機(jī)械能守恒．二、實(shí)驗(yàn)原理1．在只有重力做功的

落體運(yùn)動(dòng)中，物體的重力勢能和動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化，但總的機(jī)械能保持不變.

若高度為h，則重力勢能的減少量為mgh，動(dòng)能在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)是否相等，若相等則驗(yàn)證了2．利用紙帶計(jì)算速度的方法：如下圖所示，則第n

個(gè)nv

＝nx

＋x＋n

12T或vn＝hn＋1－h(huán)n－12T.三、實(shí)驗(yàn)器材鐵架臺(tái)(含鐵夾)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，學(xué)生電源，紙帶，復(fù)寫紙，導(dǎo)線，刻度尺，天平(也可不選)，重物．問題探究在計(jì)算n點(diǎn)的速度時(shí)，能否可以利用vn＝gnT計(jì)算求得？[提示]若利用公式vn＝gnT計(jì)算第n點(diǎn)的瞬時(shí)速度，說明物體下落的加速度為g，在此前提下機(jī)械能一定守恒，不需實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證．所以本實(shí)驗(yàn)需要的物體在某一時(shí)刻的實(shí)際速度，應(yīng)由紙帶上的數(shù)據(jù)求解，而不是利用公式vn＝gnT計(jì)算求得．四、實(shí)驗(yàn)步驟測質(zhì)量：用天平測出重物的質(zhì)量m(也可不測)．安裝置：按右圖將檢查、調(diào)整好的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器豎直固定在鐵架臺(tái)上，接好電路．3．打紙帶：將紙帶的一端用計(jì)時(shí)器的限位孔用手提著紙帶使重物固定在重物上，另一端穿過打點(diǎn)在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的地方.

先接通電源，后松開紙帶，讓重物帶著紙帶

下落．更換紙帶重復(fù)做3次～5次實(shí)驗(yàn)．4．選紙帶：分兩種情況說明122n

n(1)用

mv

＝mgh

驗(yàn)證時(shí)，應(yīng)選點(diǎn)跡清晰，且

1、2

兩點(diǎn)間距離略小于或接近

2

mm

的紙帶.

若

1、2

兩點(diǎn)間的距離大于

2

mm，這是由于先紙帶，后接通電源造成的.

這樣，第

1

個(gè)點(diǎn)就不是運(yùn)動(dòng)的起始點(diǎn)了這樣的紙帶不能選．1

12

22

2B

A(2)用

mv

－

mv

＝mgΔh

驗(yàn)證時(shí)，由于重力勢能的相對性，處理紙帶時(shí)，選擇適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，這樣紙帶上打出的第1、2

兩點(diǎn)間的距離是否為2

mm

就無關(guān)緊要了，所以只要后面的點(diǎn)跡清晰就可選用．五、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)1．物體的速度可以用光電計(jì)時(shí)器測量，以減小由于測量和計(jì)算帶來的誤差．管和頻閃整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置可以放在真空的環(huán)境中操作，如用照相進(jìn)行驗(yàn)證，以消除由于空氣阻力作用而帶來的誤差．可以利用氣墊導(dǎo)軌來設(shè)計(jì)該實(shí)驗(yàn)，以減小由于摩擦帶來的誤差．(對應(yīng)學(xué)生

P98)要點(diǎn)一

誤差分析本實(shí)驗(yàn)中因重物和紙帶在下落過程中要克服各種阻力(空氣阻力、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器阻力)做功，故動(dòng)能的增加量ΔEk稍小于重力勢能的減少量Δ

Ep，即ΔEk<ΔEp，這屬于系統(tǒng)誤差．改進(jìn)的辦法是調(diào)整器材的安裝，盡可能地減小阻力．本實(shí)驗(yàn)的另一個(gè)誤差來源于長度的測量，屬偶然誤差.減小誤差的辦法是測下落距離時(shí)都從O點(diǎn)量起，一次將各打點(diǎn)對應(yīng)的下落高度測量完，或者多次測量取平均值．要點(diǎn)二

注意事項(xiàng)1.應(yīng)盡可能控制實(shí)驗(yàn)條件，即應(yīng)滿足機(jī)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：安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，必須使兩個(gè)限位孔的中線嚴(yán)格豎直，以減小摩擦阻力．應(yīng)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減小，增大密度可以減小體積，可使空氣阻力減?。?．實(shí)驗(yàn)中，提紙帶 要保持不動(dòng)，且保證紙帶豎直.

接通電源后，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作穩(wěn)定后再松開紙帶．是否相等即可驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒．4．測量下落高度時(shí)，為了減小測量值h的相對誤差，選取的各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)要離起始點(diǎn)遠(yuǎn)一些，紙帶也不易過長，有效長度可在60

cm～80cm之間．1223．驗(yàn)證機(jī)械能守恒時(shí)，可以不測出物體質(zhì)量，只要比較v

和ghn

n(2010·

新課標(biāo))圖為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖．現(xiàn)有的器材為：帶鐵夾的鐵架臺(tái)、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、帶鐵夾的重錘、天平．回答下列問題：(1)

為完成此實(shí)驗(yàn)，

除了所給的器材，

還需要的器材有

_．(填入正確選項(xiàng)前的字母)A．米尺C．0～12

V的直流電源B．秒表D．0～12

V的交流電源(2)實(shí)驗(yàn)中誤差產(chǎn)生的原因有

．(寫出兩個(gè)原因)[解析](1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的電源為交流電源，故應(yīng)選取0～12V的交流電源，D正確；利用米尺測量紙帶上各點(diǎn)間的距離．A正確．本實(shí)驗(yàn)中利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器作為計(jì)時(shí)工具，所以不需要秒表，B錯(cuò)誤．(2)實(shí)驗(yàn)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(shí)讀數(shù)有誤差．[答案]

(1)AD (2)紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間有摩擦；用米尺測量紙帶上點(diǎn)的位置時(shí)讀數(shù)有誤差．(對應(yīng)學(xué)生P98)題型一

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理(1)求瞬時(shí)速度在第一個(gè)打點(diǎn)上標(biāo)出O，并從稍靠后的某一點(diǎn)開始，依次標(biāo)出1、2

3、4、…并量出各點(diǎn)到位置O

的距離h1、h2、h3、h4、….用公式vn＝h

－h(huán)＋

－n

1

n

12T1

2

3

4計(jì)算出各點(diǎn)對應(yīng)的瞬時(shí)速度v

、v

、v

、v

、….(2)驗(yàn)證守恒122n

n方法一：利用起始點(diǎn)和第

n

點(diǎn)計(jì)算.

代入

gh

和

v

，如果在實(shí)驗(yàn)誤122n

n差允許的范圍內(nèi)，gh

＝

v

，則說明機(jī)械能守恒定律是正確的．方法二：任取兩點(diǎn)計(jì)算①任取兩點(diǎn)A、B

測出hAB，算出ghAB.2B1

122

2A②算出

v

－

v

的值．12AB

B12

22A③如果在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，gh

＝

v

－

v

，則說明機(jī)械能守恒定律是正確的．方法三：圖象法.從紙帶上選取多個(gè)點(diǎn)，測量從第一點(diǎn)到其余各點(diǎn)的下落高度

h，并計(jì)算各點(diǎn)速度的平方

v2，

1v2

為縱軸，以

h

為然后以2橫軸，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出1v2－h(huán)

圖線.若在誤差允許的范圍內(nèi)圖象是一2條過原點(diǎn)且斜率為g

的直線，則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒．例

1

用

落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中：mv2(1)運(yùn)用公式

2

＝mgh

對實(shí)驗(yàn)條件的要求是

，為此所選擇的紙帶第

1、2

兩點(diǎn)間的距離應(yīng)接近

．(2)若實(shí)驗(yàn)中所用重物的質(zhì)量

m＝1

kg.打點(diǎn)紙帶

，打點(diǎn)時(shí)間間隔為

0.02 s，則記錄

B

點(diǎn)時(shí)，重物速度

vB＝

＝

，

從開始下落起至

B

點(diǎn)時(shí)重物的重力勢能減

，由此可得出的結(jié)論是

．v2(3)根據(jù)紙帶算出相關(guān)各點(diǎn)的速度v，量出下落距離h，則以2

為縱軸、以

h

為橫軸畫出的圖象應(yīng)是如下圖中的(

)[嘗試解答]

(1)物體

下落時(shí)，在

0.02

s

內(nèi)的位移應(yīng)為1h＝1g

T2＝

×9.8×(0.02)2

m≈2

mm.2

2所以對實(shí)驗(yàn)條件的要求是打第一個(gè)點(diǎn)時(shí)重物的初速度為零．AC(2)vB＝

2T

＝31.4－7.8×10－32×0.02m/s＝0.59

m/s.此時(shí)重物的動(dòng)能為21Ek＝1mv2

＝

×1×(0.59)2

J≈0.17

J.B

2重物的重力勢能減少量為ΔEp＝mgh＝1×9.8×17.6×10－3

J≈0.17

J.故機(jī)械能守恒．0.17

J[答案]

(1)打第一個(gè)點(diǎn)時(shí)重物的初速度為零

2

mm

(2)0.59

m/s0.17

J

機(jī)械能守恒

(3)C2(3)由機(jī)械能守恒定律可知，mgh＝1mv2，即驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律成12v2立，只需驗(yàn)證2v

＝gh

即可.如以縱坐標(biāo)為2

、橫坐標(biāo)為h，則圖象應(yīng)為過原點(diǎn)，且斜率為g

的直線，故C

圖正確．題型二

實(shí)驗(yàn)的拓展和遷移例2

某實(shí)驗(yàn)小組利用如下圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證鉤碼和滑塊所組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒．實(shí)驗(yàn)前需要調(diào)整氣墊導(dǎo)軌底座使之水平，利用現(xiàn)有器材如何判斷導(dǎo)軌是否水平？如下圖所示(經(jīng)放大后的)，游標(biāo)卡尺測得遮光條的寬度d＝

cm；實(shí)驗(yàn)時(shí)將滑塊從圖示位置由

，由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過光電門的時(shí)間Δt＝1.2×10－2

s，則滑塊經(jīng)過光電門時(shí)的瞬時(shí)速度為

m/s.在本次實(shí)驗(yàn)中還需要測量的物理量有：鉤碼的質(zhì)量m、

和

(文字說明并用相應(yīng)的字母表示)．(3)本實(shí)驗(yàn)通過比較

和

在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)是否相等(用測量的物理量符號表示)，從而驗(yàn)證系統(tǒng)的機(jī)械能守恒．[嘗試解答]

本題以創(chuàng)新的物理情景來考查驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)，同時(shí)考查游標(biāo)卡尺的讀數(shù).

游標(biāo)尺的讀數(shù)為

d＝

5

mm＋

0.1dmm×2＝5.2

mm＝0.52 cm；滑塊通過光電門時(shí)的瞬時(shí)速度為v＝Δt＝0.52×10－21.2×10－2m/s＝0.43

m/s；系統(tǒng)重力勢能的減少量為mgs，系統(tǒng)動(dòng)能的增加量為1(m＋M)v2＝2

2d21(m＋M)( )

.Δt[答案]

(1)接通氣源，將滑塊靜置于氣墊導(dǎo)軌上，若滑塊基本保持，則說明導(dǎo)軌是水平的(或取下鉤碼，輕推滑塊，滑塊基本能做勻速直線運(yùn)動(dòng))．(2)0.52

0.43

滑塊上的遮光條初始位置到光電門的距離

s

滑塊的質(zhì)量

M(3)mgsd1(m＋M)(

)2

Δt2(對應(yīng)學(xué)生

P99)1．關(guān)于驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)的下列說法中，哪些是正確的(

)A．選用重物時(shí)，重的比輕的好B．選用重物時(shí)，體積小的比體積大的好

C．選取重物后，要稱出它的質(zhì)量D．重物所受的重力，應(yīng)遠(yuǎn)大于它所受的空氣阻力和紙帶受到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的阻力[解析]在選取重物時(shí)，由于有空氣阻力和摩擦阻力的存在，應(yīng)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(yuǎn)大于它所受的空氣阻力和紙帶受到的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的摩擦阻力．[答案]

ABD2．(2010·

高考)利用圖示裝置進(jìn)行驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要測量物體由開始下落到某點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度v和下落高度h.某班同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，設(shè)計(jì)了以下四種測量方案．a(chǎn)．用刻度尺測出物體下落的高度h，并測出下落時(shí)間t，通過v＝gt

計(jì)算出瞬時(shí)速度v.2gh計(jì)算出瞬時(shí)b．用刻度尺測出物體下落的高度h，并通過v＝速度v.c．根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度，等于這點(diǎn)前v22g后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度，測算出瞬時(shí)速度

v，并通過

h＝ 計(jì)算得出高度h.d．用刻度尺測出物體下落的高度h，根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度，等于這點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度，測算出瞬時(shí)速度v.以上方案中只有一種正確，正確的是

．(填入相應(yīng)的字母)[答案]

d3．(2011·廣州模擬)“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)可以采用下圖所示的甲或乙方案來進(jìn)行．比較這兩種方案，

(選填“甲”或“乙”)方案好些，理由是

．圖丙是該實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，測得每兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，已知每兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔T＝0.1s，物體運(yùn)動(dòng)的加速度a＝

；該紙帶是采用

(選填“甲”或“乙”)實(shí)驗(yàn)方案得到的.

簡要寫出判斷依據(jù)

．(3)如下圖丁是采用甲方案得到的一條紙帶，在計(jì)算圖中N點(diǎn)速度時(shí)，幾位同學(xué)分別用下列不同的方法進(jìn)行，其中正確的是(

)NA．v

＝gnTNB．v

＝nx

＋x＋n

12TNC．v

＝＋n

1d

－d—n

12TND．v

＝g(n－1)T[解析](1)機(jī)械能守恒的前提是只有重力做功，實(shí)際操作的方案中應(yīng)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(shí)，為減小誤差一般采用逐差法，得a＝4.8m/s2(4.7m/s2～4.9m/s2均可).該紙帶是采用乙實(shí)驗(yàn)方案得到的，這是因?yàn)槲矬w運(yùn)動(dòng)的加速度力加速度小很多．(3)勻變速運(yùn)動(dòng)中某一段的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度.因?yàn)樗∮?jì)時(shí)起點(diǎn)O的速度不一定為零，所以A、D錯(cuò)，B、C項(xiàng)對．[答案]

(1)甲

見解析(2)4.8

m/s2

乙

見解析

(3)B、C4．在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，質(zhì)量m＝1.00kg的重物下落，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列點(diǎn).如上圖所示為選取的一條符合實(shí)驗(yàn)要求的紙帶，O為第一個(gè)點(diǎn)(速度恰好為零)，每兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出，選連續(xù)的3個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C作為測量的點(diǎn)，，經(jīng)測量知道A、B、C各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別為50.50cm、86.00cm、130.50cm.已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02s打一次點(diǎn)，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝9.80

m/s2.根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可計(jì)算出打B點(diǎn)時(shí)的速度vB＝

m/s；重物由O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，重力勢能減少了

J，動(dòng)能增加了

J．根據(jù)所測量的數(shù)據(jù)，還可以求出物體實(shí)際下落的加速度為

m/s2，物體在從A到B下落的過程中所受到的平均阻力為

N(計(jì)算結(jié)果都要保留3位有效數(shù)字)，該阻力的來源主要有：

；

．[解析]

由于每兩個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)沒有畫出，所以每兩個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為

0.1

s，同時(shí)可求得：

AB

＝86.00

cm－50.50

cm＝35.50

cm＝0.3550

mBC

＝130.50

cm－86.00

cm＝44.50

cm＝0.4450

m根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于這段時(shí)間內(nèi)的平均速度可得：AC OC

－

OAv

中＝

v

＝

2T

＝

2T

＝130.50－50.50×10－22×0.1m/s＝4.00

m/s，即vB＝4.00

m/s由

O

點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到

B

點(diǎn)下落的距離為：sOB＝86.00cm＝0.86m，重力勢能減少了

EPB＝mgh＝1.00×9.80×0.86

J＝8.43

J．根據(jù)求得的

B

點(diǎn)速度可得重物由

O

點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到

B

點(diǎn)動(dòng)能增加了

ΔEkOB

＝

1

mv2

＝

12

2×1.00×(4.00)2

J＝8.00

J．由Δx＝aT2

可求得紙帶下落的加速度a＝

T2Δx＝BC

－

ABT20.09＝0.12m/s2＝9.00

m/s2.根據(jù)

第二定律得：mg－f＝ma.從A

到B

下落