《高考備考指南 物理 》課件-實驗六　驗證機(jī)械能守恒定律

機(jī)械能及其守恒定律第五章

實驗六驗證機(jī)械能守恒定律欄目導(dǎo)航01知識

梳理查漏02題點

各個擊破03配套訓(xùn)練知識梳理查漏1

三、實驗步驟1.安裝實驗裝置如圖所示，將檢查、調(diào)整好的打點計時器豎直固定在鐵架臺上，接好電路.2.紙帶打點將紙帶的一端用夾子固定在重物上，另一端穿過打點計時器的限位孔，用手提著紙帶使重物靜止在靠近打點計時器的地方.先接通電源，然后松開紙帶，讓重物帶著紙帶自由下落.更換紙帶重復(fù)做3~5次實驗.

五、注意事項1.應(yīng)盡可能控制實驗條件，即應(yīng)滿足機(jī)械能守恒的條件，這就要求盡量減小各種阻力的影響，采取的措施有：(1)安裝打點計時器時，必須使兩個限位孔的中線嚴(yán)格豎直，以減小摩擦阻力.(2)應(yīng)選用質(zhì)量和密度較大的重物，增大重力可使阻力的影響相對減小，增大密度可以減小體積，從而使空氣阻力減小.2.實驗中，提紙帶的手要保持不動，且保證紙帶豎直，接通電源后，打點計時器工作穩(wěn)定后再松開紙帶.

六、誤差分析1.系統(tǒng)誤差本實驗中因重錘和紙帶在下落過程中要克服各種阻力(空氣阻力、打點計時器與紙帶的摩擦力)做功，故動能的增加量ΔEk稍小于重力勢能的減少量ΔEp，即ΔEk<ΔEp，這屬于系統(tǒng)誤差，改進(jìn)的方法是調(diào)整器材的安裝，盡可能減小阻力.2.偶然誤差本實驗的另一個誤差來源于長度的測量，屬于偶然誤差.減小誤差的方法是測下落距離時都從O點測量，一次將各打點對應(yīng)的下落高度測量完，或者多次測量取平均值.題點各個擊破2命題點一教材標(biāo)準(zhǔn)實驗拓展考查點1實驗操作和數(shù)據(jù)處理例1

(2021年浙江卷)在“驗證機(jī)械能守恒定律”實驗中，小王用如圖甲所示的裝置，讓重物從靜止開始下落，打出一條清晰的紙帶，其中的一部分如圖乙所示.O點是打下的第一個點，A、B、C和D為另外4個連續(xù)打下的點.(1)為了減小實驗誤差，對體積和形狀相同的重物，實驗時選擇密度大的理由是

.(2)已知交流電頻率為50Hz，重物質(zhì)量為200g，當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭＝9.80m/s2，則從O點到C點，重物的重力勢能變化量的絕對值|ΔEp|＝

J、C點的動能EkC＝

J(計算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字).比較EkC

與|ΔEp|的大小，出現(xiàn)這一結(jié)果的原因可能是____________.A.工作電壓偏高B.存在空氣阻力和摩擦力C.接通電源前釋放了紙帶阻力與重力之比更小0.547

0.588

C

考查點2實驗原理和數(shù)據(jù)處理例2如圖甲所示為驗證機(jī)械能守恒定律的實驗裝置.現(xiàn)有器材為：帶鐵夾的鐵架臺、電磁打點計時器、紙帶、帶鐵夾的重物、天平.(1)為完成實驗，還需要的器材有____________.

A.米尺B.0~6V直流電源C.秒表D.0~6V交流電源甲AD

(2)某同學(xué)用圖甲所示裝置打出的一條紙帶如圖乙所示，相鄰兩點之間的時間間隔為0.02s，根據(jù)紙帶計算出打下D點時重物的速度大小為

m/s.(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)

乙1.75

丙重物的初速度為零

2mm

當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊?倍命題點二實驗創(chuàng)新遷移創(chuàng)新角度1實驗設(shè)計和操作創(chuàng)新例3

(2023年茂名二模)某同學(xué)為了驗證蕩秋千過程中機(jī)械能是否守恒，設(shè)計了如圖乙所示的實驗.長為L的輕質(zhì)細(xì)繩一端固定在O點，另一端拴一質(zhì)量為m的小球(尺寸相對L足夠小)，在O點正下方L處的N點放有一光電門.重力加速度為g，實驗步驟如下：(1)如圖丙用螺旋測微器測出小球的直徑D，小球直徑D＝________mm；(2)將小球拉到偏離豎直方向上的某位置M，用工具測出M處的細(xì)繩與豎直方向的夾角θ；(3)靜止釋放小球，測出小球經(jīng)過光電門的時間為Δt，計算小球經(jīng)過光電門的速度；(4)從M到N的過程中，小球減少的重力勢能ΔEp＝____________，增加的動能ΔEk＝____________；(用題目中已知的物理量符號表示)

(5)驗證ΔEk＝ΔEp，即可驗證小球運(yùn)動過程中的機(jī)械能守恒.7.170

mgL(1－cosθ)

創(chuàng)新角度2光電門的創(chuàng)新應(yīng)用例4

(2021年海南卷)為了驗證物體沿光滑斜面下滑的過程中機(jī)械能守恒，某學(xué)習(xí)小組用如圖所示的氣墊導(dǎo)軌裝置(包括導(dǎo)軌、氣源、光電門、滑塊、遮光條、數(shù)字毫秒計)進(jìn)行實驗.此外可使用的實驗器材還有天平、游標(biāo)卡尺、刻度尺.(1)某同學(xué)設(shè)計了如下的實驗步驟，其中不必要的步驟是____________.

①在導(dǎo)軌上選擇兩個適當(dāng)?shù)奈恢肁、B安裝光電門Ⅰ、Ⅱ，并連接數(shù)字毫秒計；②用天平測量滑塊和遮光條的總質(zhì)量m；③用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度d；④通過導(dǎo)軌上的標(biāo)尺測出A、B之間的距離l；⑤調(diào)整好氣墊導(dǎo)軌的傾斜狀態(tài)；⑥將滑塊從光電門Ⅰ左側(cè)某處，由靜止開始釋放，從數(shù)字毫秒計讀出滑塊通過光電門Ⅰ、Ⅱ的時間Δt1

、Δt2

；⑦用刻度尺分別測量A、B點到水平桌面的高度h1

、h2

；⑧改變氣墊導(dǎo)軌傾斜程度，重復(fù)步驟⑤⑥⑦，完成多次測量.②④

(2)用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度d時，游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖所示，則d＝

mm.某次實驗中，測得Δt1＝11.60ms，則滑塊通過光電門Ⅰ的瞬時速度v1＝

m/s(保留3位有效數(shù)字).

(3)在誤差允許范圍內(nèi)，若h1－h(huán)2＝___________________