2018高考物理一輪復(fù)習(xí)課件(知識(shí)梳理+多維課堂+對(duì)應(yīng)訓(xùn)練)：實(shí)驗(yàn)6驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律(共32張)

2018高考物理一輪復(fù)習(xí)課件(知識(shí)梳理+多維課堂+對(duì)應(yīng)訓(xùn)練)：實(shí)驗(yàn)6驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律(共32張)第一頁，共33頁。實(shí)驗(yàn)6驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律第二頁，共33頁。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證機(jī)械能守恒定律。二、實(shí)驗(yàn)原理1.在只有重力做功的自由落體運(yùn)動(dòng)中,物體的重力勢(shì)能和動(dòng)能互相轉(zhuǎn)化,但總的機(jī)械能保持不變。若物體某時(shí)刻瞬時(shí)速度為v,下落高度為h,則重力勢(shì)能的減少量為mgh,動(dòng)能的增加量為

mv2,看它們?cè)趯?shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)是否相等,若相等,則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律。3第三頁，共33頁。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、毫米刻度尺、重物(帶紙帶夾)。四、實(shí)驗(yàn)步驟1.安裝置:按圖所示將檢查、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。4第四頁，共33頁。2.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(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔,用手提著紙帶使重物靜止在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的地方。先接通電源,后松開紙帶,讓重物帶著紙帶自由下落。更換紙帶重復(fù)做3~5次實(shí)驗(yàn)。3.選紙帶:分兩種情況說明5第五頁，共33頁。五、數(shù)據(jù)處理及驗(yàn)證方案1.求瞬時(shí)速度6第六頁，共33頁。2.驗(yàn)證機(jī)械能守恒

7第七頁，共33頁。六、誤差分析1.系統(tǒng)誤差本實(shí)驗(yàn)中因重錘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(shì)能的減少量ΔEp,即ΔEk<ΔEp,這屬于系統(tǒng)誤差,改進(jìn)的方法是調(diào)整器材的安裝,盡可能減小阻力。2.偶然誤差本實(shí)驗(yàn)的另一個(gè)誤差來源于長度的測(cè)量,屬于偶然誤差。減小誤差的方法是測(cè)下落距離時(shí)都從O點(diǎn)測(cè)量,一次將各打點(diǎn)對(duì)應(yīng)的下落高度測(cè)量完,或者多次測(cè)量取平均值。8第八頁，共33頁。七、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.選重物:重物應(yīng)選用質(zhì)量大、體積小、密度大的材料。3.測(cè)長度:測(cè)量下落高度時(shí),為了減小測(cè)量值h的相對(duì)誤差,選取的各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)要離起始點(diǎn)遠(yuǎn)一些,紙帶也不宜過長,有效長度可在60~80cm之間。9第九頁，共33頁。1.做驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)時(shí),可以不測(cè)量重錘的質(zhì)量,只需要比較哪幾個(gè)物理量的關(guān)系就能夠驗(yàn)證?2.計(jì)算某點(diǎn)的瞬時(shí)速度時(shí),可以用v=gt來計(jì)算嗎?為什么?2.提示：

不可以;因?yàn)橹劐N下落時(shí)受空氣阻力,加速度a<g。

10第十頁，共33頁。考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三考點(diǎn)一

實(shí)驗(yàn)原理與操作例1在利用自由落體運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中,電源的頻率為50Hz,依次打出的點(diǎn)為0、1、2、3、4、…、n。則:(1)如用第2點(diǎn)到第6點(diǎn)之間的紙帶來驗(yàn)證,必須直接測(cè)量的物理量為

、

、

,必須計(jì)算出的物理量為

、

,驗(yàn)證的表達(dá)式為

。

11第十一頁，共33頁?？键c(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三(2)下列實(shí)驗(yàn)步驟操作合理的排列順序是

(填寫步驟前面的字母)。

A.將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器豎直安裝在鐵架臺(tái)上B.接通電源,再松開紙帶,讓重物自由下落C.取下紙帶,更換新紙帶(或?qū)⒓垘Х瓊€(gè)面)重新做實(shí)驗(yàn)D.將重物固定在紙帶的一端,讓紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,用手提著紙帶E.選擇一條紙帶,用刻度尺測(cè)出物體下落的高度h1、h2、h3、…、hn,計(jì)算出對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度v1、v2、v3、…、vnF.分別算出

和mghn,在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)看是否相等答案解析解析關(guān)閉答案解析關(guān)閉12第十二頁，共33頁?？键c(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三特別提醒計(jì)算瞬時(shí)速度時(shí)應(yīng)根據(jù)“勻變速直線運(yùn)動(dòng)中某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度”進(jìn)行求解,而不能用v=gt進(jìn)行求解。13第十三頁，共33頁?？键c(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三考點(diǎn)二

數(shù)據(jù)處理與誤差分析例2在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)利用圖甲中器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn),正確地完成實(shí)驗(yàn)操作后,得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶,如圖乙所示。在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中,某同學(xué)取A、B兩點(diǎn)來驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02s打一個(gè)點(diǎn),g取9.8m/s2,圖中測(cè)量結(jié)果記錄在下面的表格中。14第十四頁，共33頁?？键c(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三(1)觀察紙帶,可知連接重物的夾子應(yīng)夾在紙帶的

(選填“左”或“右”)端;

(2)將表格中未填項(xiàng)目填寫完整;(3)若重物和夾子的總質(zhì)量為0.6kg,那么在從A到B運(yùn)動(dòng)過程中,動(dòng)能的增加量為

J,重力勢(shì)能的減少量為

J。答案解析解析關(guān)閉答案解析關(guān)閉15第十五頁，共33頁。考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三規(guī)律總結(jié)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)題多是對(duì)教材實(shí)驗(yàn)或常見練習(xí)題進(jìn)行器材和裝置的改換而成,解決此類問題的思路是從機(jī)械能守恒的方程出發(fā),按照實(shí)驗(yàn)題目的要求,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)或有關(guān)量的測(cè)量。16第十六頁，共33頁?？键c(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三考點(diǎn)三

實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與創(chuàng)新在高考中往往以教材上的實(shí)驗(yàn)為背景,通過改變實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)置題目,不脫離教材而又不拘泥于教材,體現(xiàn)開放性、探究性、實(shí)驗(yàn)方法的改進(jìn)等特點(diǎn)。1.實(shí)驗(yàn)器材、裝置的改進(jìn)17第十七頁，共33頁?？键c(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三2.速度測(cè)量方法的改進(jìn)由光電門計(jì)算速度

由紙帶上各點(diǎn)計(jì)算速度3.實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn)利用自由落體運(yùn)動(dòng)的閃光照片驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。18第十八頁，共33頁?？键c(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三例3利用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。

19第十九頁，共33頁。考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三(1)實(shí)驗(yàn)步驟。①將氣墊導(dǎo)軌放在水平桌面上,桌面高度不低于1m,將導(dǎo)軌調(diào)至水平。②用游標(biāo)卡尺測(cè)量擋光條的寬度l=9.30mm。③由導(dǎo)軌標(biāo)尺讀出兩光電門中心之間的距離x=

cm。

④將滑塊移至光電門1左側(cè)某處,待砝碼靜止不動(dòng)時(shí),釋放滑塊,要求砝碼落地前擋光條已通過光電門2。⑤從數(shù)字計(jì)時(shí)器(圖中未畫出)上分別讀出擋光條通過光電門1和光電門2所用的時(shí)間Δt1和Δt2。⑥用天平稱出滑塊和擋光條的總質(zhì)量m0,再稱出托盤和砝碼的總質(zhì)量m。20第二十頁，共33頁?？键c(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三(2)用表示直接測(cè)量量的字母寫出下列所求物理量的表達(dá)式:①滑塊通過光電門1和光電門2時(shí)瞬時(shí)速度分別為v1=

和v2=

。

②當(dāng)滑塊通過光電門1和光電門2時(shí),系統(tǒng)(包括滑塊、擋光條、托盤和砝碼)的總動(dòng)能分別為Ek1=

和Ek2=

。

③在滑塊從光電門1運(yùn)動(dòng)到光電門2的過程中,系統(tǒng)勢(shì)能的減少ΔEp=

(重力加速度為g)。

(3)如果ΔEp=

,則可認(rèn)為驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律。

答案解析解析關(guān)閉答案解析關(guān)閉21第二十一頁，共33頁?？键c(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三特別提醒該實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新之處是實(shí)驗(yàn)器材的變化:打點(diǎn)計(jì)時(shí)器改用光電計(jì)時(shí)器,消除了因摩擦造成的誤差,提高了速度測(cè)量的精度。22第二十二頁，共33頁。23411.在一次實(shí)驗(yàn)課上,某同學(xué)利用自由落體運(yùn)動(dòng)來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,該同學(xué)開始實(shí)驗(yàn)時(shí)的情形如圖所示,他將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接通低壓電源后釋放紙帶。(1)請(qǐng)指出該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)操作中存在的兩處明顯錯(cuò)誤或不當(dāng)?shù)牡胤健＂?/p>

②

(2)該同學(xué)在教師的指導(dǎo)下規(guī)范了實(shí)驗(yàn)操作,重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn),得到了幾條(3~5條)打出一系列點(diǎn)的紙帶,在選點(diǎn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒時(shí),有以下兩種方案,其中對(duì)選取紙帶的1、2兩點(diǎn)間距離要求小于或接近2mm的是方案

(選填“一”或“二”)。

方案一:利用起始點(diǎn)和第n點(diǎn)計(jì)算;方案二:任取兩點(diǎn)計(jì)算。23第二十三頁，共33頁。2341(3)該同學(xué)最終選擇了方案一,結(jié)合圖象法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,他從紙帶上選取多個(gè)點(diǎn)。測(cè)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)速度的二次方v2,根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出

v2-h圖象,其中圖線的斜率表示

。

答案解析解析關(guān)閉答案解析關(guān)閉24第二十四頁，共33頁。23412.某同學(xué)用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。實(shí)驗(yàn)所用的電源電壓為6V,頻率為50Hz。重物從高處由靜止開始下落,重物拖著的紙帶上打出一系列的點(diǎn),對(duì)紙帶上的點(diǎn)測(cè)量并分析,即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。25第二十五頁，共33頁。2341(1)這位同學(xué)進(jìn)行正確操作后挑選出一條點(diǎn)跡清晰的紙帶進(jìn)行測(cè)量分析,如圖乙所示。其中O點(diǎn)為起始點(diǎn),A、B、C、D、E、F為六個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)。根據(jù)紙帶上的測(cè)量數(shù)據(jù),當(dāng)打B點(diǎn)時(shí)重物的速度為

m/s。(保留3位有效數(shù)字)

26第二十六頁，共33頁。2341(2)他繼續(xù)根據(jù)紙帶算出各點(diǎn)的速度v,量出下落距離h,并以

為縱軸,以h為橫軸畫出的圖象,應(yīng)是圖中的

。

27第二十七頁，共33頁。2341(3)他進(jìn)一步分析,發(fā)現(xiàn)本實(shí)驗(yàn)存在較大誤差,為此對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行了改進(jìn),用如圖丙所示的實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律:通過電磁鐵控制的小鐵球從A點(diǎn)自由下落,下落過程中經(jīng)過光電門B時(shí),通過與之相連的毫秒計(jì)時(shí)器(圖中未畫出)記錄擋光時(shí)間t,用毫米刻度尺測(cè)出AB之間的距離h,用游標(biāo)卡尺測(cè)得小鐵球的直徑d。重力加速度為g。實(shí)驗(yàn)前應(yīng)調(diào)整光電門位置使小球下落過程中球心通過光電門中的激光束,則小鐵球通過光電門時(shí)的瞬時(shí)速度v=

。如果d、t、h、g存在關(guān)系式

,就可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。

28第二十八頁，共33頁。2341(4)比較兩個(gè)方案,改進(jìn)后的方案相比原方案最主要的優(yōu)點(diǎn)是

。

答案解析解析關(guān)閉答案解析關(guān)閉29第二十九頁，共33頁。23413.用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證m1、m2組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒。m2從高處由靜止開始下落,m1上拖著的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)(圖中未標(biāo)出),所用電源的頻率為50Hz,計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖乙所示。已知m1=50g、m2=150g。(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)則:30第三十頁，共33頁。2341(1)在紙帶上打下計(jì)數(shù)點(diǎn)5時(shí)的速度v5=

m/s;

(2)在打下第0點(diǎn)到打下第5點(diǎn)的過程中系統(tǒng)動(dòng)能的增量ΔEk=

J,系統(tǒng)重力勢(shì)能的減少量ΔEp=

J;(當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭取10m/s2)

(3)若某同