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1、专题五专题五 机械能机械能考考纲纲下下载载内容内容要求要求1.功和功率功和功率2.动能和动能定理动能和动能定理3.重力做功与重力势能重力做功与重力势能4.机械能守恒定律及其应用机械能守恒定律及其应用实验一实验一 探究动能定理探究动能定理实验二实验二 验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律章前考纲统览章前考纲统览考考纲纲解解读读综合分析近三年新课标高考试题，高考命题在本章呈现以综合分析近三年新课标高考试题，高考命题在本章呈现以下规律：下规律：1、从题型看，选择题和计算题均有；从知识角度看，对功、从题型看，选择题和计算题均有；从知识角度看，对功、功率、重力势能等概念的理解多以选择题的型式考查，对功率
2、、重力势能等概念的理解多以选择题的型式考查，对动能定理、机械能守恒定律及功能关系的考查多以计算题动能定理、机械能守恒定律及功能关系的考查多以计算题的型式考查。的型式考查。2、动能定理、机械能守恒定律的应用是高考的重点考查内、动能定理、机械能守恒定律的应用是高考的重点考查内容之一，大部分试题与牛顿运动定律、圆周运动、平抛运容之一，大部分试题与牛顿运动定律、圆周运动、平抛运动及电磁学知识相联系，试题设计思路隐蔽，过程复杂，动及电磁学知识相联系，试题设计思路隐蔽，过程复杂，综合性强，难度较大。综合性强，难度较大。根据新课标近几年的出题情况，为体现新课标的理念，根据新课标近几年的出题情况，为体现新课标
3、的理念，在今后的高考命题中，可能突出问题的探究性，把考查点在今后的高考命题中，可能突出问题的探究性，把考查点与生产、生活、科技相结合将是高考命题的一个方向，实与生产、生活、科技相结合将是高考命题的一个方向，实验仍将会在探究功能关系上做文章。验仍将会在探究功能关系上做文章。第一课时功功率第一课时功功率一、功一、功1、定义：物体受到力的作用，并在力的方向上发生一、定义：物体受到力的作用，并在力的方向上发生一段位移，就说该力对物体做了功段位移，就说该力对物体做了功2、做功的两个必要条件：、做功的两个必要条件：做做功功的的两两个个必必要要条条件件是是力力和和物物体体在在力力的的方方向向上上的的位位移移
4、，两者缺一不可两者缺一不可功功是是过过程程量量，即即做做功功必必定定对对应应一一个个过过程程(位位移移)，应应明明确确是哪个力在哪一个过程做的功是哪个力在哪一个过程做的功3、公式：、公式：WFscos.4、功的正负：功是标量，但有正、负之分、功的正负：功是标量，但有正、负之分当当090时，时，W0，力对物体做正功，力对物体做正功当当90180时，时，W0，力对物体做负功，也可，力对物体做负功，也可说物体克服该力做了功说物体克服该力做了功当当90时，时，W0，力对物体不做功，力对物体不做功根据力和瞬时速度方向的夹角判断此法常用于判根据力和瞬时速度方向的夹角判断此法常用于判断质点做曲线运动时变力的
5、功，夹角为锐角时做正功，断质点做曲线运动时变力的功，夹角为锐角时做正功，夹角为钝角时做负功夹角为直角时不做功夹角为钝角时做负功夹角为直角时不做功功的正、负的判断功的正、负的判断根据力和位移的方向的夹角判断，此法常用于恒力根据力和位移的方向的夹角判断，此法常用于恒力做功的判断做功的判断5、功的计算、功的计算恒力及合力做功的计算恒力及合力做功的计算恒力的功：直接用公式恒力的功：直接用公式WFscos计算计算合外力的功合外力的功a、先先求求合合外外力力F合合，再再应应用用公公式式W合合F合合scos求求功功，其其中中为为合合力力F合合与与位位移移s的的夹夹角角一一般般适适用用于于整整个个过过程中合力
6、恒定不变的情况程中合力恒定不变的情况b分分别别求求出出每每个个力力的的功功W1、W2、W3再再应应用用W合合W1W2W3求求合合外外力力的的功功这这种种方方法法一一般般适适用用于在整个过程中，某些力分阶段作用的情况于在整个过程中，某些力分阶段作用的情况c利用动能定理或功能关系求解利用动能定理或功能关系求解变力做功的计算变力做功的计算当变力的功率当变力的功率P一定时，可用一定时，可用WPt求功，如机车恒求功，如机车恒功率启动时功率启动时将变力做功转化为恒力做功将变力做功转化为恒力做功a当力的大小不变，而方向始终与运动方向相同或相当力的大小不变，而方向始终与运动方向相同或相反时，这类力的功等于力和
7、路程反时，这类力的功等于力和路程(不是位移不是位移)的乘积如的乘积如滑动摩擦力做功、空气阻力做功等滑动摩擦力做功、空气阻力做功等b当力的方向不变，大小随位移做线性变化时，可当力的方向不变，大小随位移做线性变化时，可先求出力对位移的平均值先求出力对位移的平均值 ，再由，再由 计算，如弹簧弹力做功计算，如弹簧弹力做功作作出出变变力力F随随位位移移s变变化化的的图图象象，图图象象与与位位移移轴轴所所围围的的“面面积积”即即为为变变力力做做的的功功图图中中(a)图图表表示示恒恒力力F做做的的功功W，(b)图表示变力图表示变力F做的功做的功W.用用动动能能定定理理WEk或或功功能能关关系系WE，即即用用
8、能能量量的增量等效代换变力所做的功的增量等效代换变力所做的功(也可计算恒力的功也可计算恒力的功)二、功率二、功率1、定义：功跟完成这些功所用时间的比值叫做功率、定义：功跟完成这些功所用时间的比值叫做功率P=W/t，P为时间为时间t内的内的平均平均功率功率2、公式：、公式：（为为F与与v的夹角）的夹角）v为平均速度则为平均速度则P为平均功率为平均功率v为瞬时速度则为瞬时速度则P为瞬时功率为瞬时功率3、单位：瓦特、单位：瓦特(W)，1W1 J/s4、物理意义：功率描述做功的、物理意义：功率描述做功的快慢快慢，功率大则做功，功率大则做功快快，功率小则做功功率小则做功慢慢。5、额定功率：机械正常工作的
9、最大输出功率叫额定、额定功率：机械正常工作的最大输出功率叫额定功率，一般在机械的铭牌上标明功率，一般在机械的铭牌上标明6、实际功率：机械实际工作时输出的功率要求、实际功率：机械实际工作时输出的功率要求小于小于等于等于额定功率额定功率类型类型1 1：机车以恒定功率：机车以恒定功率P 启动启动PF v发动机的发动机的实际功率实际功率发动机的牵引力发动机的牵引力机车的瞬机车的瞬时速度时速度当当F=F阻阻时，时，a0，v达到达到最大最大 保持保持 vm匀速匀速vFvPamFF阻阻vmF阻阻P加速度逐渐减小的加速度逐渐减小的变加速直线运动变加速直线运动匀速直匀速直线运动线运动三、机车启动问题三、机车启动
10、问题 先做加速度逐渐减小的变加速直线运动，最先做加速度逐渐减小的变加速直线运动，最终以速度终以速度 做匀速直线运动。做匀速直线运动。vmF阻阻Pvt0vm机车以恒定功率启动的机车以恒定功率启动的vt 图象图象两个常用公式：两个常用公式：（1）瞬时加速度公式瞬时加速度公式:（2）最大速度公式：）最大速度公式：vmF阻阻P发动机做的功只能用发动机做的功只能用W=Pt计算，不能用计算，不能用W=Fs计算计算（因为（因为F为变力）为变力）类型类型2 2：机车以恒定加速度：机车以恒定加速度 a 启动启动当当F=F阻阻时，时，a0，v达到达到最大最大 保持保持 vm匀速匀速FvP额额amFF阻阻vvmF阻
11、阻P额额加速度逐渐减小的加速度逐渐减小的变加速直线运动变加速直线运动匀速直匀速直线运动线运动amFF阻阻FvPF v当当P=P额额时，保时，保持持P额额继续加速继续加速匀加速直线运动匀加速直线运动机车以恒定加速度启动的机车以恒定加速度启动的v t 图图 先做匀加速直线运动，再做加速度逐渐减小先做匀加速直线运动，再做加速度逐渐减小的变加速直线运动，最终以速度的变加速直线运动，最终以速度 做做匀速直线运动。匀速直线运动。vt0vmF阻阻P额额vm做匀加速运动只能维持一做匀加速运动只能维持一段时间段时间,在这段时间内牵引在这段时间内牵引力的功率随时间的增大而力的功率随时间的增大而增大增大,当增大到额
12、定功率时当增大到额定功率时,匀加速运动结束。匀加速运动结束。t t1 1第二课时动能动能定理第二课时动能动能定理一、动能一、动能1、定义：物体由于、定义：物体由于运动运动而具有的能而具有的能2、表达式：、表达式：3、矢标性：标量、矢标性：标量4、单位：、单位：焦耳焦耳，1 J1 Nm1 kgm2/s2.5、瞬时性：因为、瞬时性：因为v是瞬时速度是瞬时速度6、相对性：物体的动能相对于不同的参考系一般不同、相对性：物体的动能相对于不同的参考系一般不同二、动能定理二、动能定理1、内容：、内容：合外力合外力对物体所做的功等于物体动能的改对物体所做的功等于物体动能的改变量变量 2、表达式：、表达式：3、
13、适用范围：直线运动、曲线运动、恒力做功、变力、适用范围：直线运动、曲线运动、恒力做功、变力做功、各个力同时做功、分段做功均可用动能定理做功、各个力同时做功、分段做功均可用动能定理4、注意：动能定理说明外力对物体所做的总功和动、注意：动能定理说明外力对物体所做的总功和动能变化间的一种因果关系和数量关系，不可理解为功能变化间的一种因果关系和数量关系，不可理解为功转变成了物体的动能转变成了物体的动能5、运用动能定理解题的一般步骤：、运用动能定理解题的一般步骤：明确研究对象和运动过程明确研究对象和运动过程分析受力及各力做功的情况分析受力及各力做功的情况明确初、末状态的动能明确初、末状态的动能列出动能定
14、理方程，并求解列出动能定理方程，并求解第三课时机械能机械能守恒定律第三课时机械能机械能守恒定律一、重力势能一、重力势能1、重重力力做做功功的的特特点点：重重力力做做功功与与路路径径无无关关，与与初初、末末位置在竖直方向上的位置在竖直方向上的高度差高度差有关，大小有关，大小WGmgh.2、重力势能、重力势能概念：物体处于一定的高度而具有的能概念：物体处于一定的高度而具有的能表达式：表达式：Epmgh.重重力力势势能能的的正正、负负：由由于于重重力力势势能能是是标标量量，故故其其正正、负表示势能的大小负表示势能的大小相相对对性性：重重力力势势能能具具有有相相对对性性，h是是物物体体的的重重心心到到
15、参参考平面考平面(零势能面零势能面)的高度的高度3、重力做功与重力势能变化的关系：、重力做功与重力势能变化的关系：WGEp.二、弹性势能二、弹性势能1、概概念念：物物体体因因为为发发生生弹弹性性形形变变而而具具有有的的能能叫叫做做弹弹性性势能势能2、弹簧弹性势能大小：与弹簧的劲度系数和形变量有、弹簧弹性势能大小：与弹簧的劲度系数和形变量有关关3、弹弹力力做做功功与与弹弹性性势势能能的的变变化化：弹弹力力做做正正功功，物物体体的的弹弹性性势势能能减减小小，弹弹力力做做负负功功，物物体体的的弹弹性性势势能能增增加加表达式为表达式为WEp.三、机械能及其守恒定律三、机械能及其守恒定律1、机机械械能能
16、：动动能能和和势势能能统统称称为为机机械械能能物物体体的的机机械械能能为其动能和势能为其动能和势能(重力势能和弹性势能重力势能和弹性势能)之和之和2、内内容容：在在只只有有重重力力做做功功的的情情况况下下，物物体体的的动动能能与与重重力力势势能能可可以以发发生生相相互互转转化化，但但机机械械能能的的总总量量保保持持不不变变如如果果还还有有弹弹力力做做功功，则则发发生生动动能能、重重力力势势能能和和弹弹性性势能的相互转化，但机械能的总量仍保持不变势能的相互转化，但机械能的总量仍保持不变3、表达式：、表达式：从能量守恒的观点从能量守恒的观点：Ek1+Ep1=Ek2+Ep2，即初状态的，即初状态的动
17、能与势能之和等于末状态的动能与势能之和。动能与势能之和等于末状态的动能与势能之和。从能量转化的观点从能量转化的观点：Ek=-Ep，即动能的增加量等于，即动能的增加量等于势能的减少量。势能的减少量。从能量转移的观点从能量转移的观点：EA=-EB，即，即A物体机械能的物体机械能的增加量等于增加量等于B物体机械能的减少量。物体机械能的减少量。4、对机械能守恒条件的理解、对机械能守恒条件的理解机械能守恒的条件是：只有重力或机械能守恒的条件是：只有重力或弹簧弹簧弹力做功。可弹力做功。可以从以下三个方面理解：以从以下三个方面理解：只受重力作用，例如在不考虑空气阻力的情况下的各只受重力作用，例如在不考虑空气
18、阻力的情况下的各种抛体运动，物体的机械能守恒种抛体运动，物体的机械能守恒受受其其他他力力，但但其其他他力力不不做做功功，只只有有重重力力或或弹弹簧簧弹弹力力做做功功例例如如物物体体沿沿光光滑滑的的曲曲面面下下滑滑，受受重重力力、曲曲面面的的支支持持力力的的作作用用，但但曲曲面面的的支支持持力力不不做做功功，物物体体的的机机械械能守恒能守恒除除重重力力或或弹弹簧簧弹弹力力之之外外，还还有有其其他他力力做做功功，但但其其他他力做功的总和为零，物体的机械能不变力做功的总和为零，物体的机械能不变利用机械能的定义判断：利用机械能的定义判断：(直接判断直接判断)若物体在水平面若物体在水平面上匀速运动，其动
19、能、势能均不变，机械能不变若上匀速运动，其动能、势能均不变，机械能不变若一个物体沿斜面匀速下滑，其动能不变，重力势能减一个物体沿斜面匀速下滑，其动能不变，重力势能减少，其机械能减少少，其机械能减少5、判断机械能是否守恒的几种方法、判断机械能是否守恒的几种方法对一些绳子突然绷紧、物体间非弹性碰撞等，除非题对一些绳子突然绷紧、物体间非弹性碰撞等，除非题目特别说明，否则机械能必定不守恒目特别说明，否则机械能必定不守恒用能量转化来判断：若物体系统中用能量转化来判断：若物体系统中只有动能和势能的只有动能和势能的相互转化相互转化而无机械能与其他形式的能的转化，则物体系而无机械能与其他形式的能的转化，则物体
20、系统机械能守恒统机械能守恒用做功判断：若物体或系统用做功判断：若物体或系统只有重力只有重力(或弹簧的弹力或弹簧的弹力)做功做功，虽受其他力，但其他力不做功，机械能守恒，虽受其他力，但其他力不做功，机械能守恒如如图图所所示示，物物块块、斜斜面面和和水水平平面面都都是是光光滑滑的的，物物块块从从静静止止开开始始沿沿斜斜面面下下滑滑过过程程中中，物物块块机机械械能能是是否否守守恒恒？系系统统机械能是否守恒？机械能是否守恒？解解析析：以以物物块块和和斜斜面面组组成成的的系系统统为为研研究究对对象象，很很明明显显物物块块下下滑滑过过程程中中系系统统不不受受摩摩擦擦和和介介质质阻阻力力，故故系系统统机机械
21、械能能守守恒恒又又由由斜斜面面将将向向左左运运动动，即即斜斜面面的的机机械械能能将将增增大大，故故物物块块的的机机械械能一定将减少能一定将减少例与练例与练第四课时功能关系能的转化和守恒第四课时功能关系能的转化和守恒一、功能关系一、功能关系1、功能关系、功能关系功功是是能能量量转转化化的的量量度度即即物物体体做做了了多多少少功功就就有有多多少少能能量发生转化，而且能的转化必须通过做功来实现量发生转化，而且能的转化必须通过做功来实现2、功和能的几种表达形式、功和能的几种表达形式功和动能的关系：所有功和动能的关系：所有外力外力对物体对物体所做功的所做功的代数和代数和等于物体动能的等于物体动能的增加量
22、增加量功和势能的关系：克服功和势能的关系：克服重力重力所做的功等于物体重力所做的功等于物体重力势能的势能的增加量增加量；弹簧弹力所做的功等于物体弹性势能；弹簧弹力所做的功等于物体弹性势能的减少量的减少量功和机械能的关系：功和机械能的关系：除重力除重力(弹簧弹力弹簧弹力)之外的其他力之外的其他力所做的功等于物体机械能的增加量所做的功等于物体机械能的增加量常见几种功能关系常见几种功能关系相对路程相对路程二、能量转化和守恒定律二、能量转化和守恒定律1、内容：能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它、内容：能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只能从一种形式只能从一种形式转化转化为另一种形式，或从一个物
23、体为另一种形式，或从一个物体转转移移到另一个物体，在转化或转移的过程中其总量保持到另一个物体，在转化或转移的过程中其总量保持不变不变某种形式的能减少，一定存在另一种形式的能增加，某种形式的能减少，一定存在另一种形式的能增加，且减少量和增加量相等且减少量和增加量相等2、可以从两个方面来理解：、可以从两个方面来理解：某个物体的能量减少，一定存在另一个物体的能量某个物体的能量减少，一定存在另一个物体的能量增加且减少量和增加量相等增加且减少量和增加量相等三、摩擦力做功与机械能、内能之间的转化关系三、摩擦力做功与机械能、内能之间的转化关系1、静摩擦力做功的特点、静摩擦力做功的特点(1)静摩擦力可以做正功
24、，也可以做负功，还可以不做功静摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功(2)相互作用的一对静摩擦力做功的代数和总等于零相互作用的一对静摩擦力做功的代数和总等于零(3)静摩擦力做功时，只有机械能的相互转移，不会转化静摩擦力做功时，只有机械能的相互转移，不会转化为内能为内能2、滑动摩擦力做功的特点、滑动摩擦力做功的特点(1)滑动摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做滑动摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功功(2)相互间存在滑动摩擦力的系统内，一对滑动摩擦力做相互间存在滑动摩擦力的系统内，一对滑动摩擦力做功将产生两种可能效果：功将产生两种可能效果：机械能全部转化为内能机械能全部转化为
25、内能有一部分机械能在相互摩擦的物体间转移，另外部分有一部分机械能在相互摩擦的物体间转移，另外部分转化为内能转化为内能(3)摩擦生热的计算：摩擦生热的计算：Qfs相对相对第五课时实验：探究动能定理第五课时实验：探究动能定理一、实验原理一、实验原理探究恒力做功与物体动能改变的关系，可通过改变力探究恒力做功与物体动能改变的关系，可通过改变力对物体做的功，测出力对物体做不同的功时物体动能对物体做的功，测出力对物体做不同的功时物体动能的变化，从而得到恒力做功与物体动能改变的关系的变化，从而得到恒力做功与物体动能改变的关系二、实验器材二、实验器材附有定滑轮的长木板，薄木块，小车，细线，钩码，附有定滑轮的长
26、木板，薄木块，小车，细线，钩码，打点计时器，低压交流电源、导线、天平打点计时器，低压交流电源、导线、天平(带一套砝码带一套砝码)，毫米刻度尺、纸带及复写纸等，毫米刻度尺、纸带及复写纸等三、实验步骤三、实验步骤1用天平测出小车质量用天平测出小车质量m，并记录并记录2按图安装实验器材，不挂按图安装实验器材，不挂钩码，调整定滑轮的高度，钩码，调整定滑轮的高度，使细线与木板平行使细线与木板平行3平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫薄木块，并反复移动其位置，直到小车在斜面上匀速薄木块，并反复移动其位置，直到小车在斜面上匀速运动为止运动为止4加钩码加钩码
27、(要使小车的质量远大于钩码的质量要使小车的质量远大于钩码的质量)，把纸，把纸带的一端固定在小车的后面，另一端穿过打点计时器，带的一端固定在小车的后面，另一端穿过打点计时器，接通电源放开小车，打点计时器就在纸带上打下一系接通电源放开小车，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，取下纸带并标记使用的钩码质量列的点，取下纸带并标记使用的钩码质量5重复步骤重复步骤4，打，打23条纸带条纸带6选一条点迹清晰的纸带分析数据选一条点迹清晰的纸带分析数据计数计数点点位移位移s/m功功W/J速度速度v1/ms1速度速度v2/ms1动能的动能的变化变化Ek/J123457.将将实实验验数数据据填填在在下下表表中中，小
28、小车车质质量量m_kg，钩码质量钩码质量m0_kg，细线拉力，细线拉力Fm0g_N.8.结结论论：恒恒力力所所做做的的功功跟跟动动能能变变化化量量之之间间的的关关系系是是恒恒力所做的功等于物体动能的变化力所做的功等于物体动能的变化四、四、注意事项注意事项1砝码的总质量要远小于小车的质量砝码的总质量要远小于小车的质量2平衡摩擦力时，不要加砝码，但应连着纸带且接通平衡摩擦力时，不要加砝码，但应连着纸带且接通电源电源3小车所受的阻力小车所受的阻力f应包括小车受的摩擦力和打点计应包括小车受的摩擦力和打点计时器对小车后所拖纸带的摩擦力时器对小车后所拖纸带的摩擦力4小车应靠近打点计时器，并且要先接通电源再
29、放手小车应靠近打点计时器，并且要先接通电源再放手五、误差分析五、误差分析1实验的系统误差是细线对小车的拉力小于砝码的总重实验的系统误差是细线对小车的拉力小于砝码的总重力力2平衡摩擦力不彻底或平衡过了也造成误差平衡摩擦力不彻底或平衡过了也造成误差3利用打上点的纸带计算小车的速度时，测量不准带来利用打上点的纸带计算小车的速度时，测量不准带来误差误差第六课时实验：验证机械能守恒定律第六课时实验：验证机械能守恒定律一、实验原理一、实验原理只有重力做功的自由落体运动，机械能守恒，即重力只有重力做功的自由落体运动，机械能守恒，即重力势能的减少量等于动能的增加量如图所示，利用打势能的减少量等于动能的增加量如
30、图所示，利用打点计时器在纸带上记录物体下落的高度点计时器在纸带上记录物体下落的高度h，计算出物体，计算出物体的瞬时速度的瞬时速度v，便可求得重力势能的减少量，便可求得重力势能的减少量Epmgh和物体动能的增加量和物体动能的增加量 ，即验证即验证gh与与 是否在误差允许的是否在误差允许的范围内相等范围内相等若起始点不理想，选取纸带可利用纸若起始点不理想，选取纸带可利用纸带的中间一部分，这种方法验证机械带的中间一部分，这种方法验证机械能守恒定律表达式为能守恒定律表达式为:二、实验器材二、实验器材铁架台铁架台(含铁夹含铁夹)，打点计时器，学生电源，纸带，复写，打点计时器，学生电源，纸带，复写纸，导线
31、，毫米刻度尺，重物纸，导线，毫米刻度尺，重物(带纸带夹带纸带夹)三、实验步骤三、实验步骤1按如图装置把打点计时器安装在铁架按如图装置把打点计时器安装在铁架台上，用导线把打点计时器与学生电源台上，用导线把打点计时器与学生电源连接好连接好2把纸带的一端连在重物上用夹子固定把纸带的一端连在重物上用夹子固定好，另一端穿过打点计时器限位孔，用手好，另一端穿过打点计时器限位孔，用手竖直提起纸带使重物停靠在打点计时器附近竖直提起纸带使重物停靠在打点计时器附近3先接通电源，再松开纸带，让重物自由下落先接通电源，再松开纸带，让重物自由下落4重复几次，得到重复几次，得到35条打好点的纸带条打好点的纸带5在打好点的
32、纸带中挑选点迹清晰的一条纸带，在起在打好点的纸带中挑选点迹清晰的一条纸带，在起始点标上始点标上0，后面从某点开始依次标上，后面从某点开始依次标上1,2,3，用毫米，用毫米刻度尺测出对应下落高度刻度尺测出对应下落高度h1、h2、h3.6应用公式应用公式 计算各点对应的瞬时速度计算各点对应的瞬时速度v1、v2、v3.7计算各点对应的重力势能减少量计算各点对应的重力势能减少量mghn和动能的增和动能的增加量加量 ，进行比较，进行比较四、实验数据的处理四、实验数据的处理1、测定第、测定第n点的瞬时速度的方法点的瞬时速度的方法测出第测出第n点的相邻的前、后两段相等时间点的相邻的前、后两段相等时间T内下落
33、的距内下落的距离，利用离，利用 求得；或测出与第求得；或测出与第n点的相邻的前、点的相邻的前、后两个点对应下落的总高度，利用后两个点对应下落的总高度，利用 来求来求2、在计算、在计算ghn时需注意的问题时需注意的问题(1)g值取值取9.8 m/s2或当地重力加速度，而不需利用纸带或当地重力加速度，而不需利用纸带求求g.(2)hn需从打点的起始点开始量起需从打点的起始点开始量起五、注意事项五、注意事项1安装打点计时器时，必须使纸带与限位孔在同一竖安装打点计时器时，必须使纸带与限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力直线上，以减小摩擦阻力2接通电源前，穿过打点计时器的纸带应平展不卷曲，接通电源前，穿过
34、打点计时器的纸带应平展不卷曲，提纸带的手必须拿稳纸带，并使纸带保持竖直，从而不提纸带的手必须拿稳纸带，并使纸带保持竖直，从而不致人为地增大摩擦阻力，导致机械能损耗致人为地增大摩擦阻力，导致机械能损耗3实验时，必须先接通电源，让打点计时器工作正常实验时，必须先接通电源，让打点计时器工作正常后才能松开纸带让重物下落，从而使纸带下落的初速度后才能松开纸带让重物下落，从而使纸带下落的初速度为零，并且纸带上打出的第一个点是清晰的一个小点为零，并且纸带上打出的第一个点是清晰的一个小点4测量下落高度时，都必须从起始点算起，不能搞错，测量下落高度时，都必须从起始点算起，不能搞错，选取的各个计数点要离起始点适当
35、远一些，以减小测选取的各个计数点要离起始点适当远一些，以减小测量高度量高度h值的相对误差值的相对误差5选选用用纸纸带带应应尽尽量量挑挑选选第第1、2两两点点之之间间的的距距离离接接近近2 mm的纸带，以保证打第一个点时纸带的速度为零的纸带，以保证打第一个点时纸带的速度为零6验证的是验证的是ghn是否等于是否等于 ，因不需要知道具体数，因不需要知道具体数值，故无需测量重物的质量值，故无需测量重物的质量m.六、误差分析六、误差分析1测量误差：减小测量误差的办法，一是测高度时都测量误差：减小测量误差的办法，一是测高度时都应从打点的起始点量起，二是多测几次取平均值应从打点的起始点量起，二是多测几次取平
36、均值2系统误差：由于重物和纸带下落过程中要克服阻力系统误差：由于重物和纸带下落过程中要克服阻力做功，故动能的增加量做功，故动能的增加量 必定稍小于势能的减必定稍小于势能的减少量少量Epmghn，这也是判断实验结果是否合理的重，这也是判断实验结果是否合理的重要依据要依据某同学用如图所示的实验装置探究小车动能变化与合外某同学用如图所示的实验装置探究小车动能变化与合外力对它所做功的关系。图中力对它所做功的关系。图中A为小车，连接在小车后面为小车，连接在小车后面的纸带穿过打点计时器的纸带穿过打点计时器B的限位孔，它们均置于水平放的限位孔，它们均置于水平放置的一端带有定滑轮的足够长的木板上，置的一端带有
37、定滑轮的足够长的木板上，C为弹簧测力为弹簧测力计，不计绳与滑轮的摩擦。实验时，先接通电源再松开计，不计绳与滑轮的摩擦。实验时，先接通电源再松开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点。小车，打点计时器在纸带上打下一系列点。纸带纸带ABCP例与练例与练（双十中学（双十中学2011届考前热身卷）届考前热身卷）该同学在一条比较理想的纸带上，从点迹清楚的某该同学在一条比较理想的纸带上，从点迹清楚的某点开始记为点开始记为O点，顺次选取点，顺次选取5个点，分别测量这个点，分别测量这5个点到个点到O之间的距离，并计算出它们与之间的距离，并计算出它们与O点之间的速度平方差点之间的速度平方差v2(v2=v2-v02
38、)，填入下图：若测出小车的质量为，填入下图：若测出小车的质量为0.2kg，结合图象可求得小车所受合外力为，结合图象可求得小车所受合外力为 N。02.004.006.008.0010.000.050.150.20s/cmv2/(m2s-2)0.10若该同学通过计算发现小若该同学通过计算发现小车所受合外力小于测力计读车所受合外力小于测力计读数，明显超过实验误差的正数，明显超过实验误差的正常范围。你认为主要原因是常范围。你认为主要原因是 ，如何消除这一误差，如何消除这一误差 。0.25小车运动时受摩擦阻力较大小车运动时受摩擦阻力较大将木板的一端抬高以平衡摩擦阻力将木板的一端抬高以平衡摩擦阻力02.004.006.008.0010.000.050.150.20s/cmv2/(m2s-2)0.10纸带纸带ABCP