2019-2020年高三物理《實(shí)驗(yàn)六 驗(yàn)證機(jī)械能收恒定律》復(fù)習(xí)導(dǎo)學(xué)案.doc

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2019-2020年高三物理《實(shí)驗(yàn)六 驗(yàn)證機(jī)械能收恒定律》復(fù)習(xí)導(dǎo)學(xué)案 班級(jí)： 組號(hào)： 姓名： 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．理解落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的原理、操作要點(diǎn)、誤差來(lái)源。 2．能熟練應(yīng)用計(jì)算法、圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 【考點(diǎn)復(fù)習(xí)】請(qǐng)按實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)的基本程序閱讀資料P77—P78“實(shí)驗(yàn)原理”、“核心突破”內(nèi)容，標(biāo)記出關(guān)鍵詞、要點(diǎn)處并加強(qiáng)理解，再完成以下內(nèi)容。 1．操作要點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)儀器及裝置如圖，安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)要 架穩(wěn)，使其兩限位孔在同一豎直平面內(nèi)以 ；重物應(yīng)選用 的物體以減小 的影響；重物應(yīng)靜止在 的地方，先 ，后松開(kāi)紙帶讓重物下落，應(yīng)選點(diǎn)跡清晰，且1、2兩點(diǎn)的距離 的紙帶進(jìn)行測(cè)量。 2．?dāng)?shù)據(jù)處理方法：下圖是實(shí)驗(yàn)中選擇的紙帶，0為起始點(diǎn)。 （1）用起始點(diǎn)和第點(diǎn)計(jì)算時(shí)，則要驗(yàn)證等式 在誤差允許范圍內(nèi)成立，計(jì)算打第個(gè)點(diǎn)的速度的公式= 。 （2）用圖象法驗(yàn)證應(yīng)繪出 -圖線(xiàn)，在誤差允許范圍內(nèi)圖線(xiàn)是一條 且斜率為 的直線(xiàn)，應(yīng)是測(cè)量各點(diǎn)到 的下落高度。 （3）在紙帶上任取兩點(diǎn)（如4、）計(jì)算時(shí)，則要驗(yàn)證等式 在誤差允許范圍內(nèi)成立。 3．誤差分析：引起系統(tǒng)誤差的原因是 ；引起偶然誤差的原因是 。（口述減小本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差和偶然誤差的方法） 【典例精析】 熱點(diǎn)一、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理及誤差分析 【例證1】在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，已知電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的電源的頻率為50Hz，查得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=9.80 m/s2，測(cè)得所用的重物質(zhì)量為1.00kg.實(shí)驗(yàn)中得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶(如圖所示)，把第一個(gè)點(diǎn)記為O，另選連續(xù)的四個(gè)點(diǎn)A、B、C、D作為測(cè)量的點(diǎn)，經(jīng)測(cè)量知道A、B、C、D各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別為62.99 cm、70.18 cm、77.76 cm、85.73 cm. (1)根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物由O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)，重力勢(shì)能的減少量等于________J，動(dòng)能的增加量等于________J(取三位有效數(shù)字). (2)根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物下落時(shí)的實(shí)際加速度a=__________m/s2，a________g(填“大于”或“小于”)，原因是________。 請(qǐng)寫(xiě)出計(jì)算的過(guò)程： 熱點(diǎn)二、用光電門(mén)和氣墊導(dǎo)軌進(jìn)行驗(yàn)證 【例證2】某研究性學(xué)習(xí)小組利用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示.在氣墊導(dǎo)軌上相隔一定距離的兩處安裝兩個(gè)光電傳感器A、B，滑塊P上固定一遮光條，若光線(xiàn)被遮光條遮擋，光電傳感器會(huì)輸出高電壓，兩光電傳感器采集數(shù)據(jù)后與計(jì)算機(jī)相連.滑塊在細(xì)線(xiàn)的牽引下向左加速運(yùn)動(dòng)，遮光條經(jīng)過(guò)光電傳感器A、B時(shí)，通過(guò)計(jì)算機(jī)可以得到如圖乙所示的電壓U隨時(shí)間t變化的圖線(xiàn). (1)實(shí)驗(yàn)前，接通氣源，將滑塊(不掛鉤碼)置于氣墊導(dǎo)軌上，輕推滑塊，當(dāng)圖乙中的Δt1________Δt2(選填“>”、“=”或“<”)時(shí)，說(shuō)明氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)水平。 (2)用螺旋測(cè)微器測(cè)遮光條寬度d，測(cè)量結(jié)果如圖丙所示，則d=________mm。 【經(jīng)典考題】 1.下列關(guān)于“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)誤差的說(shuō)法中，正確的是( ) A.重物質(zhì)量的稱(chēng)量不準(zhǔn)會(huì)造成較大誤差 B.重物質(zhì)量選用得大些，有利于減小誤差 C.重物質(zhì)量選用得較小些，有利于減小誤差 D.紙帶下落和打點(diǎn)不同步會(huì)造成較大誤差 2.(1)在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)中，打出 的紙帶如圖所示.設(shè)重錘質(zhì)量為m，交流電源 周期為T(mén)，則打點(diǎn)4時(shí)重錘的動(dòng)能可以表示為 _____ _。 (2)為了求起點(diǎn)0到點(diǎn)4重錘的重力勢(shì)能變化， 需要知道重力加速度g的值，這個(gè)g值應(yīng)該是( ) A.取當(dāng)?shù)氐膶?shí)際g值 B.根據(jù)打出的紙帶，用Δx=gT2求出 C.近似取10 m/s2即可 D.以上說(shuō)法均不對(duì) 3．用如圖實(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(kāi)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.圖中給出的是實(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),計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示.已知m1=50g、 m2=150g，則(g取9.8 m/s2,所有結(jié)果均保留三位有效數(shù)字) (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 ______ __； (3)若某同學(xué)作出圖象如圖，則當(dāng)?shù)氐膶?shí)際重力加速度g= ________m/s2. 4．在研究彈簧的彈性勢(shì)能與彈簧長(zhǎng)度改變量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，彈簧長(zhǎng)度的改變量可以利用刻度尺直接測(cè)量得到，而彈性勢(shì)能的大小只能通過(guò)物理原理來(lái)間接測(cè)量.現(xiàn)有兩組同學(xué)分別按圖甲(讓鋼球向左壓縮彈簧一段距離后由靜止釋放,使鋼球沿水平方向射出桌面)和圖乙(讓滑塊向左壓縮彈簧一段距離后由靜止釋放，使滑塊在氣墊導(dǎo)軌上向右運(yùn)動(dòng),通過(guò)相應(yīng)的測(cè)量?jī)x器可以測(cè)出滑塊脫離彈簧后的速度)兩組不同的測(cè)量方案進(jìn)行測(cè)量.請(qǐng)寫(xiě)出圖甲方案中彈性勢(shì)能與小球質(zhì)量及圖中各量之間的關(guān)系Ep=__ ____；圖乙方案中除了從儀器上得到滑塊脫離彈簧后的速度外還要直接測(cè)量的量為_(kāi)_ ____；兩種方案的共同點(diǎn)都是將彈性勢(shì)能的測(cè)量轉(zhuǎn)化為對(duì)__ ____能的測(cè)量. 5．現(xiàn)要通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示：水平桌面上固定一傾斜的氣墊導(dǎo)軌； 導(dǎo)軌上A點(diǎn)處有一帶長(zhǎng)方形遮光片的滑塊，其總質(zhì)量為M，左端由跨過(guò)輕質(zhì)光滑定滑輪的細(xì)繩 與一質(zhì)量為m的砝碼相連；遮光片兩條長(zhǎng)邊與導(dǎo)軌垂直；導(dǎo)軌上B點(diǎn)有一光電門(mén)，可以測(cè)量遮 光片經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)的擋光時(shí)間t，用d表示A點(diǎn)到導(dǎo)軌底端 C點(diǎn)的距離，h表示A與C的高度差，b表示遮光片的寬度，s 表示A、B兩點(diǎn)的距離，將遮光片通過(guò)光電門(mén)的平均速度看作 滑塊通過(guò)B點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度.用g表示重力加速度.完成下列 填空和作圖. (1) 若將滑塊自A點(diǎn)由靜止釋放，則在滑塊從A運(yùn)動(dòng)至B的過(guò) 程中，滑塊、遮光片與砝碼組成的系統(tǒng)重力勢(shì)能的減小量可表示為_(kāi)____ __.動(dòng)能的增加量可表示為_(kāi)_ _____.若在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒， 與s的關(guān)系式為=___ ____. (2)多次改變光電門(mén)的位置，每次均令滑塊自同一點(diǎn)(A點(diǎn))下滑，測(cè)量相應(yīng)的s與t值，結(jié)果如表所示： 1 2 3 4 5 S(m) 0.600 0.800 1.000 1.200 1.400 t(ms) 8.22 7.17 6.44 5.85 5.43 1/t2(104s-2) 1.48 1.95 2.41 2.92 3.39 以s為橫坐標(biāo)， 為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙中描出第1和第5個(gè)數(shù)據(jù) 點(diǎn)；根據(jù)5個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)作直線(xiàn)，求得該直線(xiàn)的斜率k=________ 104 m-1s-2(保留3位有效數(shù)字).由測(cè)得的h、d、b、M和m數(shù) 值可以計(jì)算出 直線(xiàn)的斜率k0，將k和k0進(jìn)行比較，若其差 值在實(shí)驗(yàn)允許的范圍內(nèi)，則可認(rèn)為此實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定 律. 物理量計(jì)算加速度的表達(dá)式為a=______ .（寫(xiě)出方程： ） 拓展：要測(cè)動(dòng) 摩擦因數(shù)，還要測(cè)哪些物理量？