2019-2020年高三物理一轮复习 5.4 验证机械能守恒定律教学案+同步作业.doc

2019-2020年高三物理一轮复习 5.4 验证机械能守恒定律教学案+同步作业 实验目的：验证机械能守恒定律实验原理：1在只有重力做功的自由落体运动中，物体的重力势能和动能互相转化，但总 的机械能保持不变若物体某时刻瞬时速度为v，下落高度为h，则重力势能 的减少量为mgh，动能的增加量为 1/2mv2，看它们在实验误差允许的范围内是否相等，若相等则验证了机械能守恒定律2计算打第n个点时速度的方法：测出第n个点与相邻前后点间的距离xn和xn1，由公式vn _ 或vn_ 算出，如图所示实验器材：铁架台(含铁夹)，打点计时器，学生电源，纸带，复写纸，导线，毫米刻度尺，重物(带纸带夹)实验步骤:一、仪器安装1. 按图示将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上，接好电路二、打纸带和选纸带2打纸带：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更换纸带重复做35次实验3选纸带：分两种情况说明(1)应选点迹清晰，且1、2两点间距离小于或接近2 mm的纸带若1、2两点间的距离大于2 mm，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_公式 验证时，由于重力势能的相对性，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 2 mm就无关紧要了，所以只要后面的点迹清晰就可选用三、数据处理及验证4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 5验证 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：图象法从纸带上选取多个点，测量从第一点到其余各点的下落高度h，并计算各点速度的平方v2，然后以 v2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据给出 v2h图线若在误差允许的范围内图象是一条过原点且斜率为g的直线，则验证了机械能守恒注意事项：1安装打点计时器时要竖直架稳，使其两限位孔在同一竖直平面内以减少摩擦阻力2重物应选用质量大、体积小、密度大的材料3应先接通电源，让打点计时器正常工作后，再松开纸带让重物下落4纸带长度应选用60 cm左右为宜，应选用点迹清晰的纸带进行测量5速度不能用vngtn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，况且用vngtn计算出的速度比实际值大，会得出机械能增加的结论，而因为摩擦阻力的影响，机械能应该减小，所以速度应从纸带上直接测量计算同样的道理，重物下落的高度h，也只能用刻度尺直接测量，而不能用hn_ 或hn_计算得到例1在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，质量m1.00 kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列点如图所示为选取的一条符合实验要求的纸带，O为第一个点(速度恰好为零)，每两个计数点之间还有四个点未画出，选连续的3个计数点A、B、C作为测量的点，如图所示，经测量知道A、B、C各点到O点的距离分别为50.50 cm、86.00 cm、130.50 cm.已知打点计时器每隔0.02 s打一次点，当地的重力加速度g9. 80 m/s2. 根据以上数据，可计算出打B点时的速度vB_ m/s；重物由O点运动到B点，重力势能减少了_ J，动能增加了_ J根据所测量的数据，还可以求出物体实际下落的加速度为_ m/s2，物体在从A到B下落的过程中所受到的平均阻力为_ N(计算结果都要保留3位有效数字)，该阻力的来源主要有： (1)_； (2)_例2.如图所示，两个质量各为m1和m2的小物块A和B，分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端，已知m1>m2.现要利用此装置验证机械能守恒定律(1)若选定物块A从静止开始下落的过程进行测量，则需要测量的物理量有_(在横线上填入选项前的编号)物块的质量m1、m2；物块A下落的距离及下落这段距离所用的时间；物块B上升的距离及上升这段距离所用的时间；绳子的长度(2)为提高实验结果的准确程度，某小组同学对此实验提出以下建议：绳的质量要轻；在“轻质绳”的前提下，绳子越长越好；尽量保证物块只沿竖直方向运动，不要摇晃；两个物块的质量之差要尽可能大以上建议中确实对提高准确程度有作用的是_(在横线上填入选项前的编号)(3)写出一条上面没有提到的对提高实验结果准确程度有益的建议：_.张甸中学高三物理一轮复习作业 xx.11.7课题：5.4实验：验证机械能守恒定律 编制：王昭民 审核：于正华 姓名_1某位同学做“验证机械能守恒定律”的实验，下列操作步骤中错误的是()A把打点计时器固定在铁架台上，用导线连接到低压交流电源B将连有重锤的纸带穿过限位孔，将纸带和重锤提升到一定高度C先释放纸带，再接通电源D更换纸带，重复实验，根据记录处理数据2.如图所示，小球从竖直砖墙某位置静止释放，用频闪照相机在同一底片上多次曝光，得到了图中1、2、3、4、5所示小球运动过程中每次曝光的位置。连续两次曝光的时间间隔均为T，每块砖的厚度为d。根据图中的信息，下列判断正确的是()A能判定位置“1”是小球释放的初始位置B能求出小球下落的加速度为C能求出小球在位置“3”的速度为D如果已知d和T的数值，就能判定小球下落过程中机械能是否守恒3光电计时器是物理实验中经常用到的一种精密计时仪器，它由光电门和计时器两部分组成，光电门的一臂的内侧附有发光装置(发射激光的装置是激光二极管，发出的光束很细)，如图中的A和A，另一臂的内侧附有接收激光的装置，如图中的B和B，当物体在它们之间通过时，二极管发出的激光被物体挡住，接收装置不能接收到激光信号，同时计时器就开始计时，直到挡光结束光电计时器停止计时，故此装置能精确地记录物体通过光电门所用的时间现有一小球从两光电门的正上方开始自由下落，如图所示，(1)若要用这套装置来验证机械能守恒定律，则要测量的物理量有_(每个物理量均用文字和字母表示，如高度H)(2)验证机械能守恒定律的关系式为_4.用如图实验装置验证、组成的系统机械能守恒.从高处由静止开始下落上拖着的纸带打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律.下图给出的是实验中获取的一条纸带:0是打下的第一个点,每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出),计数点间的距离如图所示.已知 g、 g,则(g取10 m/s,结果保留两位有效数字) (1)在纸带上打下记数点5时的速度v= m/s;(2)在打点05过程中系统动能的增量 J,系统势能的减少量 J,由此得出的结论是 ; (3)若某同学作出h图象如图,则当地的实际重力加速度g= m/s.