《高考備考指南 物理 》課件-實(shí)驗(yàn)六　驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律

機(jī)械能及其守恒定律第五章

實(shí)驗(yàn)六驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律欄目導(dǎo)航01知識(shí)

梳理查漏02題點(diǎn)

各個(gè)擊破03配套訓(xùn)練知識(shí)梳理查漏1

三、實(shí)驗(yàn)步驟1.安裝實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，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.2.紙帶打點(diǎn)將紙帶的一端用夾子固定在重物上，另一端穿過(guò)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，然后松開(kāi)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).

五、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：(1)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.(2)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(duì)減小，增大密度可以減小體積，從而使空氣阻力減小.2.實(shí)驗(yàn)中，提紙帶的手要保持不動(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(kāi)紙帶.

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(guò)程中要克服各種阻力(空氣阻力、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與紙帶的摩擦力)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(lái)源于長(zhǎng)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.題點(diǎn)各個(gè)擊破2命題點(diǎn)一教材標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)拓展考查點(diǎn)1實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)處理例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).(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＝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阻力與重力之比更小0.547

0.588

C

考查點(diǎn)2實(shí)驗(yàn)原理和數(shù)據(jù)處理例2如圖甲所示為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置.現(xiàn)有器材為：帶鐵夾的鐵架臺(tái)、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、帶鐵夾的重物、天平.(1)為完成實(shí)驗(yàn)，還需要的器材有____________.

A.米尺B.0~6V直流電源C.秒表D.0~6V交流電源甲AD

(2)某同學(xué)用圖甲所示裝置打出的一條紙帶如圖乙所示，相鄰兩點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.02s，根據(jù)紙帶計(jì)算出打下D點(diǎn)時(shí)重物的速度大小為

m/s.(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)

乙1.75

丙重物的初速度為零

2mm

當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊?倍命題點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新遷移創(chuàng)新角度1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作創(chuàng)新例3

(2023年茂名二模)某同學(xué)為了驗(yàn)證蕩秋千過(guò)程中機(jī)械能是否守恒，設(shè)計(jì)了如圖乙所示的實(shí)驗(yàn).長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)繩一端固定在O點(diǎn)，另一端拴一質(zhì)量為m的小球(尺寸相對(duì)L足夠小)，在O點(diǎn)正下方L處的N點(diǎn)放有一光電門(mén).重力加速度為g，實(shí)驗(yàn)步驟如下：(1)如圖丙用螺旋測(cè)微器測(cè)出小球的直徑D，小球直徑D＝________mm；(2)將小球拉到偏離豎直方向上的某位置M，用工具測(cè)出M處的細(xì)繩與豎直方向的夾角θ；(3)靜止釋放小球，測(cè)出小球經(jīng)過(guò)光電門(mén)的時(shí)間為Δt，計(jì)算小球經(jīng)過(guò)光電門(mén)的速度；(4)從M到N的過(guò)程中，小球減少的重力勢(shì)能ΔEp＝____________，增加的動(dòng)能ΔEk＝____________；(用題目中已知的物理量符號(hào)表示)

(5)驗(yàn)證ΔEk＝ΔEp，即可驗(yàn)證小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的機(jī)械能守恒.7.170

mgL(1－cosθ)

創(chuàng)新角度2光電門(mén)的創(chuàng)新應(yīng)用例4

(2021年海南卷)為了驗(yàn)證物體沿光滑斜面下滑的過(guò)程中機(jī)械能守恒，某學(xué)習(xí)小組用如圖所示的氣墊導(dǎo)軌裝置(包括導(dǎo)軌、氣源、光電門(mén)、滑塊、遮光條、數(shù)字毫秒計(jì))進(jìn)行實(shí)驗(yàn).此外可使用的實(shí)驗(yàn)器材還有天平、游標(biāo)卡尺、刻度尺.(1)某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下的實(shí)驗(yàn)步驟，其中不必要的步驟是____________.

①在導(dǎo)軌上選擇兩個(gè)適當(dāng)?shù)奈恢肁、B安裝光電門(mén)Ⅰ、Ⅱ，并連接數(shù)字毫秒計(jì)；②用天平測(cè)量滑塊和遮光條的總質(zhì)量m；③用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光條的寬度d；④通過(guò)導(dǎo)軌上的標(biāo)尺測(cè)出A、B之間的距離l；⑤調(diào)整好氣墊導(dǎo)軌的傾斜狀態(tài)；⑥將滑塊從光電門(mén)Ⅰ左側(cè)某處，由靜止開(kāi)始釋放，從數(shù)字毫秒計(jì)讀出滑塊通過(guò)光電門(mén)Ⅰ、Ⅱ的時(shí)間Δt1

、Δt2

；⑦用刻度尺分別測(cè)量A、B點(diǎn)到水平桌面的高度h1

、h2

；⑧改變氣墊導(dǎo)軌傾斜程度，重復(fù)步驟⑤⑥⑦，完成多次測(cè)量.②④

(2)用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光條的寬度d時(shí)，游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖所示，則d＝

mm.某次實(shí)驗(yàn)中，測(cè)得Δt1＝11.60ms，則滑塊通過(guò)光電門(mén)Ⅰ的瞬時(shí)速度v1＝

m/s(保留3位有效數(shù)字).

(3)在誤差允許范圍內(nèi)，若h1－h(huán)2＝___________________