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1、实验基础实验基础热点突破热点突破随堂演练随堂演练实验六验证机械能守恒定律实验六验证机械能守恒定律第一页，编辑于星期六：一点 四十七分。实验基础实验基础热点突破热点突破随堂演练随堂演练第二页，编辑于星期六：一点 四十七分。实验基础实验基础热点突破热点突破随堂演练随堂演练第三页，编辑于星期六：一点 四十七分。实验基础实验基础热点突破热点突破随堂演练随堂演练第四页，编辑于星期六：一点 四十七分。实验基础实验基础热点突破热点突破随堂演练随堂演练热点一实验原理及数据处理热点一实验原理及数据处理【例例1】(2016浙浙江江温温州州十十校校联联合合体体联联考考)某某同同学学安安装装如如图图1甲甲所所示示的的
2、实实验验装装置置，验验证证机机械械能能守守恒恒定定律律。如如图图乙乙所所示示是是该该实实验验得得到到的的一一条条点点迹迹清清晰晰的的纸纸带带，现现要要取取A、B两两点点来来验验证证实实验验，已已知知电电火火花花计计时时器器每每隔隔0.02 s打一个点。打一个点。图图1第五页，编辑于星期六：一点 四十七分。实验基础实验基础热点突破热点突破随堂演练随堂演练请请回答下列回答下列问题问题：(1)电电火花火花计时计时器的工作器的工作电压电压是是V。(2)根根据据纸纸带带可可以以判判断断，实实验验时时纸纸带带的的(填填“左左”或或“右右”)端和重物相端和重物相连连接。接。(3)若若x24.80 cm，则则
3、在在纸纸带带上上打打下下计计数数点点B时时的的速速度度vBm/s(计计算算结结果保留三位有效数字果保留三位有效数字)。(4)若若x1数数据据也也已已测测出出，则则要要验验证证机机械械能能守守恒恒定定律律，实实验验还还需需测测出出的物理量的物理量为为。(5)经过测经过测量量计计算后，某同学画出了如算后，某同学画出了如图图2所示的所示的Eh图线图线，h为为重物重物距地面的高度，距地面的高度，则图则图2中表示中表示动动能随高度能随高度变变化的曲化的曲线为线为(填填“图图线线A”或或“图线图线B”)。第六页，编辑于星期六：一点 四十七分。实验基础实验基础热点突破热点突破随堂演练随堂演练图图2解解析析(
4、2)从从纸纸带带上上可可以以发发现现从从左左到到右右，相相邻邻的的计计数数点点的的距距离离越越来来越越大大，说说明明速速度度越越来来越越大大，与与重重物物相相连连接接的的纸纸带带先先打打出出点点，速速度度较较小小，所所以以实验时纸带的左端通过夹子和重物相连接。实验时纸带的左端通过夹子和重物相连接。第七页，编辑于星期六：一点 四十七分。实验基础实验基础热点突破热点突破随堂演练随堂演练(4)若若x1数数据据已已测测出出，则则可可求求出出在在纸纸带带上上打打下下计计数数点点A时时的的速速度度，进进而而可可求求出出A、B两两点点动动能能的的变变化化量量，要要验验证证机机械械能能守守恒恒定定律律，则则还
5、还要要求求出出重力势能的变化量，所以还要测出重力势能的变化量，所以还要测出A、B之间的距离之间的距离hAB。(5)因因重重物物在在下下落落过过程程中中做做匀匀加加速速直直线线运运动动，所所以以高高度度越越来来越越小小，速速度度越越来来越越大大，动动能能越越来来越越大大，故故图图2中中表表示示动动能能随随高高度度变变化化的的曲线为图线曲线为图线B。答案答案(1)220(2)左左(3)1.20(4)A、B之之间间的距离或的距离或hAB(5)图图线线B第八页，编辑于星期六：一点 四十七分。实验基础实验基础热点突破热点突破随堂演练随堂演练【变式训练】【变式训练】1.在进行在进行“验证机械能守恒定律验证
6、机械能守恒定律”的实验中：的实验中：图图3(1)两两实验实验小小组组同学分同学分别别采用了如采用了如图图3甲和乙所示的装置，采用两甲和乙所示的装置，采用两种不同的种不同的实验实验方案方案进进行行实验实验。第九页，编辑于星期六：一点 四十七分。实验基础实验基础热点突破热点突破随堂演练随堂演练在在图图甲甲中中，下下落落物物体体应应选选择择密密度度(选选填填“大大”或或“小小”)的的重重物物；在在图图乙乙中中，两两个个重重物物的的质质量量关关系系是是m1m2(选选填填“”、“”、“”)；采采用用图图乙乙的的方方案案进进行行实实验验，还还需需要要的的实实验验器器材材有有交交流流电电源源，刻刻度度尺和尺
7、和；比比较较两两种种实实验验方方案案，你你认认为为图图(选选填填“甲甲”或或“乙乙”)所所示示实验实验方案更合理，理由是方案更合理，理由是_。(2)有有一一同同学学采采用用了了图图甲甲所所示示的的方方案案，选选出出一一条条纸纸带带如如图图4所所示示，其其中中O点点为为起起始始点点，A、B、C为为三三个个计计数数点点，打打点点计计时时器器通通以以50 Hz交交流流电电，在在计计数数点点A和和B之之间间、B和和C之之间间还还各各有有一一个个点点，重重物物的的质质量量为为0.5 kg，g取取9.8 m/s2。根根据据以以上上数数据据，打打B点点时时重重物物的的重重力力势势能能比比开开始始下下落落时时
8、减减少少了了 J，这这时时它它的的动动能能是是 J，根根据据上上面面这这两两个个数数据据你你能能得得到到的的结结论论是是：。(结结果果保保留留三三位位有有效数字效数字)第十页，编辑于星期六：一点 四十七分。实验基础实验基础热点突破热点突破随堂演练随堂演练图图4解解析析(1)在在甲甲图图中中为为了了减减小小空空气气阻阻力力的的影影响响，选选择择体体积积小小、密密度度大大的的重重物物；在在图图乙乙中中，m2在在m1的的拉拉力力作作用用下下向向上上运运动动，所所以以m1m2。两两重重物物质质量量不不等等，分分析析系系统统损损失失的的重重力力势势能能是是否否近近似似等等于于增增加加的的动动能能时时，两
9、两边边质质量量不不能能约约去去，故故需需要要天天平平测测量量两两重重物物的的质质量量。题题图图乙乙中中所所示示实实验验还还受受到到细细线线与与滑滑轮轮的的阻阻力力的的影影响响，机机械械能能损损失失较较大，故题图甲所示实验方案较为合理。大，故题图甲所示实验方案较为合理。第十一页，编辑于星期六：一点 四十七分。实验基础实验基础热点突破热点突破随堂演练随堂演练答案答案(1)大大天平天平甲图乙中还受到细线与滑轮的阻力甲图乙中还受到细线与滑轮的阻力的影响的影响(2)0.8670.852在误差允许的范围内，重物下落时机在误差允许的范围内，重物下落时机械能守恒械能守恒第十二页，编辑于星期六：一点 四十七分。
10、实验基础实验基础热点突破热点突破随堂演练随堂演练热点二实验的改进与创新热点二实验的改进与创新1.实验器材、装置的改进实验器材、装置的改进3.实验方案的改进实验方案的改进利用自由落体运利用自由落体运动动的的闪闪光照片光照片验证验证机械能守恒定律。机械能守恒定律。第十三页，编辑于星期六：一点 四十七分。实验基础实验基础热点突破热点突破随堂演练随堂演练【例例2】利利用用气气垫垫导导轨轨验验证证机机械械能能守守恒恒定定律律，实实验验装装置置示示意意图图如如图图5所示：所示：图图5(1)实验实验步步骤骤。将将气气垫垫导导轨轨放放在在水水平平桌桌面面上上，桌桌面面高高度度不不低低于于1 m，将将导导轨轨调
11、调至至水平。水平。用游用游标标卡尺卡尺测测量量挡挡光条的光条的宽宽度度l9.30 mm。第十四页，编辑于星期六：一点 四十七分。实验基础实验基础热点突破热点突破随堂演练随堂演练由由导轨标导轨标尺尺读读出两光出两光电门电门中心之中心之间间的距离的距离xcm。将将滑滑块块移移至至光光电电门门1左左侧侧某某处处，待待砝砝码码静静止止不不动动时时，释释放放滑滑块块，要要求求砝砝码码落地前落地前挡挡光条已通光条已通过过光光电门电门2。从从数数字字计计时时器器(图图中中未未画画出出)上上分分别别读读出出挡挡光光条条通通过过光光电电门门1和和光光电电门门2所用的所用的时间时间t1和和t2。用用天天平平称称出
12、出滑滑块块和和挡挡光光条条的的总总质质量量M，再再称称出出托托盘盘和和砝砝码码的的总总质质量量m。(2)用表示直接用表示直接测测量量的字母写出下列所求物理量的表达式量量的字母写出下列所求物理量的表达式滑滑块块通通过过光光电电门门1和和光光电电门门2时时瞬瞬时时速速度度分分别别为为v1和和v2。第十五页，编辑于星期六：一点 四十七分。实验基础实验基础热点突破热点突破随堂演练随堂演练当当滑滑块块通通过过光光电电门门1和和光光电电门门2时时，系系统统(包包括括滑滑块块、挡挡光光条条、托托盘盘和和砝砝码码)的的总动总动能分能分别为别为Ek1和和Ek2。在在滑滑块块从从光光电电门门1运运动动到到光光电电
13、门门2的的过过程程中中，系系统统势势能能的的减减少少Ep (重力加速度重力加速度为为g)。(3)如果如果Ep，则则可可认为验证认为验证了机械能守恒定律。了机械能守恒定律。解析解析由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离x80.30 cm20.30 cm60.00 cm。第十六页，编辑于星期六：一点 四十七分。实验基础实验基础热点突破热点突破随堂演练随堂演练第十七页，编辑于星期六：一点 四十七分。实验基础实验基础热点突破热点突破随堂演练随堂演练第十八页，编辑于星期六：一点 四十七分。实验基础实验基础热点突破热点突破随堂演练随堂演练【变式训练】【变式训练】2.(20
14、16河北邯郸模拟河北邯郸模拟)图图6为验证为验证小球做自由落体运小球做自由落体运动时动时机械能守恒的装置机械能守恒的装置图图。图图中中O点点为释为释放小球的放小球的初始位置，初始位置，A、B、C、D各点各点为为固定速度固定速度传传感器感器的位置，的位置，A、B、C、D、O各点在同一各点在同一竖竖直直线线上。上。(1)已知当地的重力加速度已知当地的重力加速度为为g，则则要完成要完成实验实验，还还需要需要测测量的物理量是量的物理量是；图图6第十九页，编辑于星期六：一点 四十七分。实验基础实验基础热点突破热点突破随堂演练随堂演练A.小球的小球的质质量量mB.小球下落到每一个速度小球下落到每一个速度传
15、传感器感器时时的速度的速度C.各速度各速度传传感器与感器与O点之点之间间的的竖竖直距离直距离hD.小球自初始位置至下落到每一个速度小球自初始位置至下落到每一个速度传传感器感器时时所用的所用的时间时间t(2)作作出出v2h图图象象，由由图图象象算算出出其其斜斜率率k，当当k时时，可可以以认认为为小球在下落小球在下落过过程中系程中系统统机械能守恒；机械能守恒；(3)写出写出对对减小本减小本实验误实验误差有益的一条建差有益的一条建议议：_。第二十页，编辑于星期六：一点 四十七分。实验基础实验基础热点突破热点突破随堂演练随堂演练答案答案(1)BC(2)2g(3)相邻速度传感器之间的距离适当大些相邻速度
16、传感器之间的距离适当大些(或选或选质量大、体积小的小球做实验或多测几次求平均值质量大、体积小的小球做实验或多测几次求平均值)第二十一页，编辑于星期六：一点 四十七分。实验基础实验基础热点突破热点突破随堂演练随堂演练1.(2015浙浙江江理理综综，21)甲甲同同学学准准备备做做“验验证证机机械械能能守守恒恒定定律律”实实验验，乙同学准乙同学准备备做做“探究加速度与力、探究加速度与力、质质量的关系量的关系”实验实验。图图7(1)图图7中中A、B、C、D、E表示部分表示部分实验实验器材，甲同学需在器材，甲同学需在图图中中选选用的器材用的器材；乙同学需在；乙同学需在图图中中选选用的器材用的器材。(用字
17、母用字母表示表示)第二十二页，编辑于星期六：一点 四十七分。实验基础实验基础热点突破热点突破随堂演练随堂演练图图8(2)某某同同学学在在实实验验室室选选齐齐所所需需器器材材后后，经经正正确确操操作作获获得得如如图图8所所示示的的两两条条纸纸带带和和。纸纸带带的的加加速速度度大大(填填“”“”或或“”“”)，其加速度大小，其加速度大小为为。第二十三页，编辑于星期六：一点 四十七分。实验基础实验基础热点突破热点突破随堂演练随堂演练答案答案(1)ABBDE(2)(2.50.2)m/s2第二十四页，编辑于星期六：一点 四十七分。实验基础实验基础热点突破热点突破随堂演练随堂演练2.“验验证证机机械械能能
18、守守恒恒定定律律”的的实实验验装装置置可可以以采采用用如如图图9所所示示的的甲甲或或乙乙方案来方案来进进行。行。图图9第二十五页，编辑于星期六：一点 四十七分。实验基础实验基础热点突破热点突破随堂演练随堂演练(1)比比较这较这两种方案，两种方案，(填填“甲甲”或或“乙乙”)方案好些。方案好些。(2)该该同同学学开开始始实实验验时时情情形形如如图图丙丙所所示示，接接通通电电源源释释放放纸纸带带。请请指指出出该该同同学学在在实验实验操作中存在的两操作中存在的两处处明明显错误显错误或不当的地方：或不当的地方：_；_。(3)该实验该实验中得到一条中得到一条纸带纸带，且，且测测得每两个得每两个计计数点数
19、点间间的距离如的距离如图图丁所示丁所示.已已知相知相邻邻两个两个计计数点之数点之间间的的时间间时间间隔隔T0.1 s.则则物体运物体运动动的加速度的加速度a；该纸带该纸带是采用是采用(填填“甲甲”或或“乙乙”)实验实验方案得到的。方案得到的。第二十六页，编辑于星期六：一点 四十七分。实验基础实验基础热点突破热点突破随堂演练随堂演练解解析析(3)由由xaT2，利利用用逐逐差差法法得得到到物物体体运运动动的的加加速速度度a4.8 m/s2。若若用用自自由由落落体体实实验验测测得得物物体体运运动动的的加加速速度度a应应该该接接近近10 m/s2，所所以该纸带是采用乙实验方案得到的。以该纸带是采用乙实
20、验方案得到的。答答案案(1)甲甲(2)打打点点计计时时器器接接了了直直流流电电源源重重物物离离打打点点计计时时器器太远太远(3)4.8 m/s2乙乙第二十七页，编辑于星期六：一点 四十七分。实验基础实验基础热点突破热点突破随堂演练随堂演练3.(2016江江西西六六校校模模拟拟)用用如如图图10所所示示的的实实验验装装置置验验证证机机械械能能守守恒恒定定律律。实实验验所所用用的的电电源源为为学学生生电电源源，输输出出电电压压有有交交流流电电和和直直流流电电两两种种。重重锤锤从从高高处处由由静静止止开开始始下下落落，打打点点计计时时器器在在重重锤锤拖拖着着的的纸纸带带上上打打出出一一系系列列的的点
21、点，对对图图中中纸纸带带上上的的点点迹迹进进行行测测量量，即即可可验验证证机机械械能能守恒定律。守恒定律。图图10第二十八页，编辑于星期六：一点 四十七分。实验基础实验基础热点突破热点突破随堂演练随堂演练(1)下列几个操作步下列几个操作步骤骤中：中：A.按照按照图图示，安装好示，安装好实验实验装置；装置；B.将打点将打点计时计时器接到器接到电电源的源的“交流交流输输出出”上；上；C.用天平用天平测测出重出重锤锤的的质质量；量；D.先先释释放放重重锤锤，后后接接通通电电源源，纸纸带带随随着着重重锤锤运运动动，打打点点计计时时器器在在纸纸带带上打下一系列的点；上打下一系列的点；E.测测量量纸带纸带
22、上某些点上某些点间间的距离；的距离；F.根根据据测测量量的的结结果果计计算算重重锤锤下下落落过过程程中中减减少少的的重重力力势势能能是是否否等等于于增加的增加的动动能。能。没没有有必必要要的的是是，操操作作错错误误的的是是。(填填步步骤骤前前相相应应的字母的字母)第二十九页，编辑于星期六：一点 四十七分。实验基础实验基础热点突破热点突破随堂演练随堂演练(2)使使用用质质量量为为m的的重重锤锤和和打打点点计计时时器器验验证证机机械械能能守守恒恒定定律律的的实实验验中中，在在选选定定的的纸纸带带上上依依次次取取计计数数点点如如图图11所所示示，纸纸带带上上所所打打的的点点记记录录了了重重锤锤在在不不同同时时刻刻的的位位置置，那那么么纸纸带带的的(填填“左左”或或“右右”)端端与与重重锤锤相相连连。设设打打点点计计时时器器的的打打点点周周期期为为T，且且0为为打打下下的的第第一一个个点点。当当打打点点计计时时器器打打点点“3”时时，重重锤锤的的动动能能表表达达式式为为，若若以以重重锤锤的的运运动动起起点点0为为参考点，当打点参考点，当打点“3”时时重重锤锤的机械能表达式的机械能表达式为为。图图11第三十页，编辑于星期六：一点 四十七分。实验基础实验基础热点突破热点突破随堂演练随堂演练第三十一页，编辑于星期六：一点 四十七分。