高考物理一輪復(fù)習(xí)要點(diǎn)提示 第5講 實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律課件

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1、三、實(shí)驗(yàn)器材三、實(shí)驗(yàn)器材鐵架臺(tái)鐵架臺(tái)(含鐵夾含鐵夾)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，學(xué)生電源，紙帶，復(fù)寫(xiě)紙，導(dǎo)線(xiàn)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，學(xué)生電源，紙帶，復(fù)寫(xiě)紙，導(dǎo)線(xiàn)，毫米刻度尺，重物毫米刻度尺，重物(帶紙帶夾帶紙帶夾)四、實(shí)驗(yàn)四、實(shí)驗(yàn)步驟步驟1安裝置：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)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，接好電路上，接好電路2打紙帶：打紙帶：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)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(kāi)紙

2、帶，讓重物帶著紙帶自由下落接通電源，后松開(kāi)紙帶，讓重物帶著紙帶自由下落更換紙帶重復(fù)做更換紙帶重復(fù)做3次次5次實(shí)驗(yàn)次實(shí)驗(yàn)六、誤差分析六、誤差分析1本實(shí)驗(yàn)中因重物和紙帶在下落過(guò)程中要克服各種阻力本實(shí)驗(yàn)中因重物和紙帶在下落過(guò)程中要克服各種阻力(空氣阻空氣阻力、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器阻力力、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器阻力)做功，故動(dòng)能的增加量做功，故動(dòng)能的增加量Ek稍小于重力勢(shì)能的稍小于重力勢(shì)能的減少量減少量Ep，即，即EkEp，這屬于系統(tǒng)誤差改進(jìn)的辦法是調(diào)整器材，這屬于系統(tǒng)誤差改進(jìn)的辦法是調(diào)整器材的安裝，盡可能地減小阻力的安裝，盡可能地減小阻力2本實(shí)驗(yàn)的另一個(gè)誤差來(lái)源于長(zhǎng)度的測(cè)量，屬偶然誤差減小本實(shí)驗(yàn)的另一個(gè)誤差來(lái)源于長(zhǎng)度的測(cè)

3、量，屬偶然誤差減小誤差的辦法是測(cè)下落距離時(shí)都從誤差的辦法是測(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)的下落點(diǎn)量起，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)量取平均值來(lái)減小誤差高度測(cè)量完，或者多次測(cè)量取平均值來(lái)減小誤差實(shí)驗(yàn)原理及誤差分析實(shí)驗(yàn)原理及誤差分析 例例1用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn) 所用的電源為學(xué)生電源，輸出電壓為所用的電源為學(xué)生電源，輸出電壓為6 V的交流電和直流電的交流電和直流電 兩種重錘從高處由靜止開(kāi)始落下，重錘上拖著的紙帶通兩種重錘從高處由靜止開(kāi)始落下，重錘上拖著的紙帶通 過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出一系列的點(diǎn)，對(duì)紙帶上的點(diǎn)的痕跡進(jìn)

4、行過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出一系列的點(diǎn)，對(duì)紙帶上的點(diǎn)的痕跡進(jìn)行 測(cè)量，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律測(cè)量，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律(1)下面列舉了該實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟：下面列舉了該實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟：按照?qǐng)D示的裝置安裝器件；按照?qǐng)D示的裝置安裝器件；將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的直流輸出端上；將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的直流輸出端上；用天平測(cè)量出重錘的質(zhì)量；用天平測(cè)量出重錘的質(zhì)量；釋放懸掛紙帶的夾子，同時(shí)接通電源開(kāi)關(guān)，打出一條紙帶；釋放懸掛紙帶的夾子，同時(shí)接通電源開(kāi)關(guān)，打出一條紙帶；測(cè)量打出的紙帶上某些點(diǎn)之間的距離測(cè)量打出的紙帶上某些點(diǎn)之間的距離根據(jù)測(cè)量的結(jié)果計(jì)算重錘下落過(guò)程中減少的重力勢(shì)能是否等于增加根據(jù)測(cè)量的結(jié)果計(jì)算重錘下落

5、過(guò)程中減少的重力勢(shì)能是否等于增加的動(dòng)能的動(dòng)能指出其中沒(méi)有必要進(jìn)行的或者操作不恰當(dāng)?shù)牟襟E，并說(shuō)明理由指出其中沒(méi)有必要進(jìn)行的或者操作不恰當(dāng)?shù)牟襟E，并說(shuō)明理由(2)利用這個(gè)裝置也可以測(cè)量重錘下落的加速度利用這個(gè)裝置也可以測(cè)量重錘下落的加速度a的數(shù)值，如圖所示根的數(shù)值，如圖所示根據(jù)打出的紙帶，選取紙帶上打出的連續(xù)五個(gè)點(diǎn)據(jù)打出的紙帶，選取紙帶上打出的連續(xù)五個(gè)點(diǎn)A、B、C、D、E，測(cè)出，測(cè)出A點(diǎn)距起始點(diǎn)點(diǎn)距起始點(diǎn)O的距離為的距離為x0，點(diǎn)，點(diǎn)A、C間的距離為間的距離為x1，點(diǎn)，點(diǎn)C，E間的距離為間的距離為x2，使用交流電的頻率為，使用交流電的頻率為f，則根據(jù)這些條件計(jì)算重錘下落的加速度，則根據(jù)這些條件計(jì)算

6、重錘下落的加速度a的的表達(dá)式：表達(dá)式：a_.(3)在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，重錘減小的重力勢(shì)能總是大于在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，重錘減小的重力勢(shì)能總是大于重錘增加的動(dòng)能，其主要原因是因?yàn)樵谥劐N下落過(guò)程中存在著阻力的作重錘增加的動(dòng)能，其主要原因是因?yàn)樵谥劐N下落過(guò)程中存在著阻力的作用，可以通過(guò)該實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)定該阻力的大小若已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣裙?，可以通過(guò)該實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)定該阻力的大小若已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣裙J(rèn)的較準(zhǔn)確的值為認(rèn)的較準(zhǔn)確的值為g，還需要測(cè)量的物理量是，還需要測(cè)量的物理量是_試用這些物理試用這些物理量和紙帶上的測(cè)量數(shù)據(jù)表示出重錘在下落的過(guò)程中受到的平均阻力大小量和紙帶上的測(cè)量數(shù)據(jù)

7、表示出重錘在下落的過(guò)程中受到的平均阻力大小為為F_.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理 例例2(20122012年合肥模擬年合肥模擬)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)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，使質(zhì)量為中，使質(zhì)量為m1.00 kg的重物自由下落，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出的重物自由下落，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列的點(diǎn)，選取一條符合實(shí)驗(yàn)要求的紙帶如圖所示一系列的點(diǎn)，選取一條符合實(shí)驗(yàn)要求的紙帶如圖所示O為第一個(gè)點(diǎn)，為第一個(gè)點(diǎn)，A、B、C為從合適位置開(kāi)始選取連續(xù)點(diǎn)中的三個(gè)點(diǎn)，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器為從合適位置開(kāi)始選取連續(xù)點(diǎn)中的三個(gè)點(diǎn)，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔每隔0.02 s打一個(gè)點(diǎn)，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹?/p>

8、打一個(gè)點(diǎn)，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間9.80 m/s2，那么：，那么：(1)根據(jù)圖上所得的數(shù)據(jù)，應(yīng)取圖中根據(jù)圖上所得的數(shù)據(jù)，應(yīng)取圖中O點(diǎn)到點(diǎn)到_點(diǎn)來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守點(diǎn)來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律；恒定律；(2)從從O點(diǎn)到點(diǎn)到(1)問(wèn)中所取的點(diǎn)，重物重力勢(shì)能的減少量問(wèn)中所取的點(diǎn)，重物重力勢(shì)能的減少量Ep_J，動(dòng)能增加量，動(dòng)能增加量Ek_J(結(jié)果取三位有效數(shù)字結(jié)果取三位有效數(shù)字)； 答案答案(1)B(2)1.881.84(3)A例例3某同學(xué)利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證某同學(xué)利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證 機(jī)械能守恒定律弧形軌道末端水平，離地面機(jī)械能守恒定律弧形軌道末端水平，離地面 的高度為的高度為H，將鋼球從軌道的不同高

9、度，將鋼球從軌道的不同高度h處?kù)o止處?kù)o止 釋放，鋼球的落點(diǎn)距軌道末端的水平距離為釋放，鋼球的落點(diǎn)距軌道末端的水平距離為 x.(1)若軌道完全光滑，若軌道完全光滑，x2與與h的理論關(guān)系應(yīng)滿(mǎn)足的理論關(guān)系應(yīng)滿(mǎn)足x2_(用用H、h表示表示)(2)該同學(xué)經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)量得到一組數(shù)據(jù)，如下表所示：該同學(xué)經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)量得到一組數(shù)據(jù)，如下表所示：h(101 m)2.003.004.005.006.00 x2(101 m2)2.623.895.206.537.78請(qǐng)?jiān)谙聢D所示的坐標(biāo)紙上作出請(qǐng)?jiān)谙聢D所示的坐標(biāo)紙上作出x2h關(guān)系圖象關(guān)系圖象(3)對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算得到的對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算得到的x2h關(guān)系圖線(xiàn)關(guān)系圖線(xiàn)(

10、上圖中已畫(huà)出上圖中已畫(huà)出)，自，自同一高度靜止釋放的鋼球，水平拋出的速率同一高度靜止釋放的鋼球，水平拋出的速率_(填填“小于小于”或或“大于大于”)理論值理論值(4)從從x2h關(guān)系圖線(xiàn)中分析得出鋼球水平拋出的速率差十分顯著，你關(guān)系圖線(xiàn)中分析得出鋼球水平拋出的速率差十分顯著，你認(rèn)為造成上述偏差的可能原因是認(rèn)為造成上述偏差的可能原因是_(3)從圖中看出，同一從圖中看出，同一h下的下的x2值，理論值明顯大于實(shí)際值，而在同一值，理論值明顯大于實(shí)際值，而在同一高度高度H下的平拋運(yùn)動(dòng)水平射程由水平速率決定，可見(jiàn)實(shí)際水平速率小于下的平拋運(yùn)動(dòng)水平射程由水平速率決定，可見(jiàn)實(shí)際水平速率小于理論速率理論速率(4)由于客觀(guān)上軌道與小球間存在摩擦，機(jī)械能減小，因此會(huì)導(dǎo)致實(shí)由于客觀(guān)上軌道與小球間存在摩擦，機(jī)械能減小，因此會(huì)導(dǎo)致實(shí)際值比理論值小小球的轉(zhuǎn)動(dòng)也需要能量維持，而機(jī)械能守恒中沒(méi)有考際值比理論值小小球的轉(zhuǎn)動(dòng)也需要能量維持，而機(jī)械能守恒中沒(méi)有考慮重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化成小球轉(zhuǎn)動(dòng)的這一部分能量，也會(huì)導(dǎo)致實(shí)際速率明顯小慮重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化成小球轉(zhuǎn)動(dòng)的這一部分能量，也會(huì)導(dǎo)致實(shí)際速率明顯小于于“理論理論”速率速率(這一點(diǎn)，可能不少同學(xué)考慮不到這一點(diǎn)，可能不少同學(xué)考慮不到)答案答案(1)4Hh(2)見(jiàn)解析圖見(jiàn)解析圖(3)小于小于(4)摩擦、轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦、轉(zhuǎn)動(dòng)(回答任一即可回答任一即可)