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1、届高三物理一轮复习实验六验证机械能守恒定律课件资料实验步骤实验步骤1.按图所示将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上,接好电路。2.将纸带的一端用夹子固定在重物上,另一端穿过打点计时器的限位孔,用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方。先接通电源,后松开纸带,让重物带着纸带自由下落。3.更换纸带重复做3到5次实验。4.选纸带:分两种情况(1)用m=mghn验证时,应选点迹清晰,且第1、2两点间距离接近2mm的纸带。若第1、2两点间的距离大于2mm,这是由于先释放纸带,后接通电源造成的,这样,第1个点就不是运动的起始点了,这样的纸带不能选。(2)用m-m=mgh验证时,由于重力势能的相
2、对性,处理纸带时,选择适当的点为基准点,这样纸带上打出的第1、2两点间的距离是否为2mm就无关紧要了,所以只要后面的点迹清晰就可选用。5.数据处理:在起始点标上0,在以后各点依次标上1、2、3用刻度尺测出对应下落高度h1、h2、h3利用公式vn=计算出点1、点2、点3的瞬时速度v1、v2、v3方法一利用起始点和第n点计算。代入ghn和,如果在实验误差允许的条件下ghn=,则机械能守恒定律是正确的。方法二任取两点计算。(1)任取两点A、B测出hAB,算出ghAB。(2)算出-的值。(3)若在实验误差允许的条件下ghAB=-,则机械能守恒定律是正确的。方法三图像法。从纸带上选取多个点,测量从第1个
3、点到其余各点的下6.验证落高度h,并计算各点速度的平方v2,然后以v2为纵轴,以h为横轴,根据实验数据绘出v2-h图线。若在误差允许的范围内图线是一条过原点且斜率为g的直线,即验证了机械能守恒定律。注意事项1.打点计时器要稳定地固定在铁架台上,打点计时器平面与纸带限位孔调整在竖直方向,以减小摩擦力。2.应选用质量和密度较大的重物,增大重力可使阻力的影响相对减小,增大密度可以减小体积,可使空气阻力减小。3.实验中,需保持提纸带的手不动,且保证纸带竖直,待接通电源,打点计时器工作稳定后,再松开纸带。4.测量下落高度时,为了减小测量值h的相对误差,选取的各个计数点要离起始点远一些,纸带也不易过长,有
4、效长度可以在6080cm之间。5.不需测出重物质量,只需验证=ghn即可。6.速度不能用vn=gtn或vn=计算,因为只要认为加速度为g,机械能当然守恒,即相当于用机械能守恒定律验证机械能守恒定律。同样的道理,重物下落的高度h,也只能用刻度尺直接测量,而不能用hn=g或hn=计算得到。误差分析误差分析1.本实验中因重物和纸带在下落过程中要克服各种阻力(空气阻力、打点计时器阻力)做功,故动能的增加量Ek稍小于重力势能的减少量Ep,即Ek”“”或“=”),造成这种结果的主要原因是。2.答案(1)4.08(2)1.421.46(3)存在空气阻力解析(1)v5=cm/s=408cm/s=4.08m/s
5、。(2)由题给条件知:h25=(26.68+24.16+21.66)cm=72.5cm=0.725mEp=mgh25=0.29.80.725J=1.42JEk=m-m=0.2(5.592-4.082)J=1.46J(3)由(2)中结果知EpEk,因为存在空气阻力,导致重力势能的增加量小于动能的减少量。3.在“验证机械能守恒定律”的实验中,已知电磁打点计时器所用的电源的频率为50Hz,查得当地的重力加速度g=9.80m/s2,测得所用的重物质量为1.00kg。实验中得到一条点迹清晰的纸带(如图所示),把第一个点记为O,另选连续的四个点A、B、C、D作为测量的点,经测量知道A、B、C、D各点到O点
6、的距离分别为62.99cm、70.18cm、77.76cm、85.73cm。(1)根据以上数据,可知重物由O点运动到C点,重力势能的减少量等于J,动能的增加量等于J(取三位有效数字)。(2)根据以上数据,可知重物下落时的实际加速度a=m/s2,ag(填“大于”或“小于”),原因是。3.答案(1)7.627.57(2)9.75小于重物受空气阻力,纸带受打点计时器的阻力解析(1)由题意知重物由O点运动至C点,下落的高度为hC=77.76cm=0.7776m,所以重力势能的减少量为Ep=mghC=1.009.800.7776J=7.62J。重物经过C点时的速度vC=m/s=3.89m/s故重物动能的
7、增加量Ek=m=7.57J(2)根据CD-AB=2aT2,CD=OD-OC,AB=OB-OA,代入数据得a=9.75m/s2g。实验中重物受空气阻力,纸带受打点计时器的阻力作用,导致ag。4.某实验小组利用如图甲所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒。(1)实验前需要调整气垫导轨底座使之水平,利用现有器材如何判断导轨是否水平?甲(2)如图乙所示,用游标卡尺测得遮光条的宽度d=cm;实验时将滑块从图甲所示位置由静止释放,由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间t=1.210-2s,则滑块经过光电门时的瞬时速度为m/s。在本次实验中还需要测量的物理量有:钩码的质量m、和(文字说明并用相
8、应的字母表示)。(3)本实验通过比较和在实验误差允许的范围内是否相等(用测量的物理量符号表示),从而验证系统的机械能守恒。乙4.答案见解析解析(1)接通气源,将滑块静置于气垫导轨上(不挂钩码),若滑块能在各个位置保持静止,则说明导轨是水平的(或取下钩码,轻推滑块,滑块能做匀速直线运动)。(2)d=5mm+20.1mm=0.52cm;v=m/s=0.43m/s;还需测量滑块质量M,滑块移动的位移x。(3)比较钩码重力势能的减少量mgx及钩码和滑块共同的动能增加量(m+M)()2。典例剖析典例剖析典例典例1在“验证机械能守恒定律”的实验中,打点计时器接在50Hz的交流电源上,自由下落的重物质量为1
9、kg,一条理想的纸带数据如图所示,单位是cm。g取9.8m/s2,O、A之间有几个计数点没画。O点是重物开始下落时打出的第1个点。(1)从起点O到打下计数点B的过程中重力势能的减少量Ep=,此过程中物体动能的增加量Ek=。(2)如果以为纵轴,以下降高度h为横轴,根据多组数据绘出h-的图像,这个图像应该是,图线上任意两点的纵坐标之差与横坐标之差的比等于。量Ek=m,而vB=0.98m/s,所以Ek=0.480J。(2)根据mv2=mgh可知,以为纵坐标,以h为横坐标,绘出的-h图像应为过原点的倾斜直线,图线上任意两点的纵坐标之差与横坐标之差的比等于9.8m/s2。答案(1)0.491J0.480
10、J(2)过原点的倾斜直线9.8m/s2解析(1)从点O到点B,重力势能的减少量Ep=mghOB=0.491J,动能的增加典例2利用气垫导轨验证机械能守恒定律,实验装置示意图如图所示:(1)实验步骤:将气垫导轨放在水平桌面上,桌面高度不低于1m,将导轨调至水平;用游标卡尺测量挡光条的宽度l=9.30mm;由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离s=cm;将滑块移至光电门1左侧某处,待砝码静止不动时,释放滑块,要求砝码落地前挡光条已通过光电门2;从数字计时器(图中未画出)上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间t1和t2;用天平称出滑块和挡光条的总质量M,再称出托盘和砝码的总质量m。(2)用表
11、示直接测量量的字母写出下列所示物理量的表达式:滑块通过光电门1和光电门2时瞬时速度分别为v1=和v2=。当滑块通过光电门1和光电门2时,系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能分别为Ek1=和Ek2=。在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中,系统势能的减少量Ep=(重力加速度为g)。(3)如果Ep=,则可认为验证了机械能守恒定律。解析由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离s=80.30cm-20.30cm=60.00cm。由于挡光条宽度很小,因此将挡光条通过光电门时的平均速度看做瞬时速度,因此,滑块通过光电门1时瞬时速度为,通过光电门2时瞬时速度为。由公式Ek=mv2可得:滑块通过光电门1时系统的动能Ek1=(M+m),滑块通过光电门2时系统的动能Ek2=(M+m)。末动能减初动能可得动能的增加量。两光电门中心之间的距离s即砝码和托盘下落的高度,系统势能的减少量Ep=mgs,最后对比Ek2-Ek1与Ep的数值大小,在误差允许的范围内相等,就验证了机械能守恒定律。答案(1)60.00(答案在59.9660.04之间均可)(2)(M+m)(M+m)mgs (3)Ek2-Ek1此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢