2017-2018學(xué)年高中物理 第7章 機(jī)械能守恒定律 第9節(jié) 實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律課件 新人教版必修2.ppt

《2017-2018學(xué)年高中物理 第7章 機(jī)械能守恒定律 第9節(jié) 實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律課件 新人教版必修2.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2017-2018學(xué)年高中物理 第7章 機(jī)械能守恒定律 第9節(jié) 實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律課件 新人教版必修2.ppt（35頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第9節(jié)實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,閱讀教材第7980頁，知道實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)步驟及數(shù)據(jù)處理。 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.會用打點(diǎn)計時器打下的紙帶計算物體運(yùn)動的速度。 2.掌握利用自由落體運(yùn)動驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的原理和方法。,實(shí)驗(yàn)原理 讓物體自由下落，忽略阻力情況下物體的機(jī)械能守恒，有兩種方案驗(yàn)證物體的機(jī)械能守恒：,mgh,mgh,實(shí)驗(yàn)器材 鐵架臺(帶鐵夾)、_、重錘(帶紙帶夾子)、紙帶、復(fù)寫紙、導(dǎo)線、毫米刻度尺、_。,電磁打點(diǎn)計時器,低壓交流電源,實(shí)驗(yàn)過程 一、實(shí)驗(yàn)步驟 1.安裝置：按圖將檢查、調(diào)整好的打點(diǎn)計時器豎直固定在鐵架臺上，接好電路。 2.打紙帶：將紙帶的一端用夾子固定在重物上；另一端穿過打

2、點(diǎn)計時器的限位孔，用手提著紙帶使重物靜止在_打點(diǎn)計時器的地方。先_，后松開紙帶，讓重物帶著紙帶自由下落。更換紙帶重復(fù)做35次實(shí)驗(yàn)。,靠近,接通電源,3.選紙帶：選取點(diǎn)跡較為清晰且有兩點(diǎn)間的距離約為_的紙帶，把紙帶上打出的兩點(diǎn)間的距離為2 mm的第一個點(diǎn)作為起始點(diǎn)，記作O，在距離O點(diǎn)較遠(yuǎn)處再依次選出計數(shù)點(diǎn)1、2、3 4.測距離：用刻度尺測出O點(diǎn)到1、2、3的距離，即為對應(yīng)下落的高度h1、h2、h3,2 mm,二、數(shù)據(jù)處理 1.計算各點(diǎn)對應(yīng)的瞬時速度：記下第1個點(diǎn)的位置O，在紙帶上從離O點(diǎn)適當(dāng)距離開始選取幾個計數(shù)點(diǎn)1、2、3并測量出各計數(shù)點(diǎn)到O點(diǎn)的距離h1、h2、h3再根據(jù)公式vn_，計算出1、2

3、、3、4、n點(diǎn)的瞬時速度v1、v2、v3、v4vn。,2.機(jī)械能守恒驗(yàn)證,原點(diǎn),g,誤差分析 1.在進(jìn)行長度測量時，測量及讀數(shù)不準(zhǔn)造成誤差。 2.重物下落要克服阻力做功，部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化成_，下落高度越大，機(jī)械能損失越多，所以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)了各計數(shù)點(diǎn)對應(yīng)的機(jī)械能依次略有減小的現(xiàn)象。 3.由于交流電的周期不穩(wěn)定，造成打點(diǎn)時間間隔變化而產(chǎn)生誤差。,內(nèi)能,注意事項(xiàng) 1.應(yīng)盡可能控制實(shí)驗(yàn)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(diǎn)計時器時，必須使兩個限位孔的中線嚴(yán)格豎直，以減小_。 (2)應(yīng)選用質(zhì)量和密度較_的重物，增大重力可使阻力的影響相對_，增大密度可以減小體積

4、，使空氣阻力減小。,摩擦阻力,大,減小,2.紙帶選?。?實(shí)驗(yàn)原理與操作,精典示例,例1 如圖1為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖?，F(xiàn)有的器材為：帶鐵夾的鐵架臺、電磁打點(diǎn)計時器、紙帶、帶鐵夾的重錘、天平?；卮鹣铝袉栴}：,圖1,(1)為完成此實(shí)驗(yàn)，除了所給的器材外，還需要的器材有_。(填入正確選項(xiàng)前的字母) A.米尺B.秒表 C.012 V的直流電源D.012 V的交流電源,(2)下面列舉了該實(shí)驗(yàn)的幾個操作步驟： A.按照圖示的裝置安裝器材 B.將打點(diǎn)計時器接到電源的“直流輸出”上 C.用天平測出重錘的質(zhì)量 D.先接通電源，后釋放紙帶，打出一條紙帶 E.測量紙帶上某些點(diǎn)間的距離 F.根據(jù)測量的結(jié)

5、果計算重錘下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動能 其中操作不當(dāng)?shù)牟襟E是_。,(3)實(shí)驗(yàn)中誤差產(chǎn)生的原因有_ _(寫出兩個原因)。,(4)利用這個裝置也可以測量重錘下落的加速度a的數(shù)值。根據(jù)打出的紙帶，選取紙帶上連續(xù)的五個點(diǎn)A、B、C、D、E，測出各點(diǎn)之間的距離如圖2所示。使用交流電源的頻率為f，則計算重錘下落的加速度的表達(dá)式a_。(用x1、x2、x3、x4及f表示),圖2,解析(1)為完成此實(shí)驗(yàn)，除了所給的器材外，測量需要米尺，電源需要012 V的交流電源。 (2)其中操作不當(dāng)?shù)牟襟E是將打點(diǎn)計時器接到電源的“直流輸出”上，打點(diǎn)計時器需要交流電源。 (3)紙帶與打點(diǎn)計時器之間有摩擦以及空氣阻

6、力；用米尺測量紙帶上點(diǎn)的位置時讀數(shù)有誤差；計算勢能變化時，選取初、末兩點(diǎn)距離過近；交流電源頻率不穩(wěn)定。 (4)由xaT2得：,答案(1)AD(2)B(3)紙帶與打點(diǎn)計時器之間有摩擦以及空氣阻力；用米尺測量紙帶上點(diǎn)的位置時讀數(shù)有誤差；計算勢能變化時，選取初、末兩點(diǎn)距離過近；交流電源頻率不穩(wěn)定,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理,精典示例,例2 (2016全國卷)某同學(xué)用圖3甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，其中打點(diǎn)計時器的電源為交流電源，可以使用的頻率有20 Hz、30 Hz和40 Hz，打出紙帶的一部分如圖乙所示。該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中沒有記錄交流電的頻率f，需要用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和其他條件進(jìn)行推算。,圖3,(1)若從打出的紙

7、帶可判定重物勻加速下落，利用f和圖乙中給出的物理量可以寫出：在打點(diǎn)計時器打出B點(diǎn)時，重物下落的速度大小為_，打出C點(diǎn)時重物下落的速度大小為_，重物下落的加速度大小為_。 (2)已測得s18.89 cm，s29.50 cm，s310.10 cm；當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮?.80 m/s2，實(shí)驗(yàn)中重物受到的平均阻力大小約為其重力的1%。由此推算出f為_Hz。,1.甲同學(xué)準(zhǔn)備做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)，乙同學(xué)準(zhǔn)備做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)。 (1)圖4中A、B、C、D、E表示部分實(shí)驗(yàn)器材，甲同學(xué)需在圖中選用的器材有_；乙同學(xué)需在圖中選用的器材有_。(用字母表示),圖4,(2)乙同學(xué)在實(shí)驗(yàn)

8、室選齊所需器材后，經(jīng)正確操作獲得如圖5所示的兩條紙帶和。紙帶_(選填“”或“”)的加速度大，其加速度大小為_。,圖5,答案(1)A、BB、D、E(2)2.50 m/s2 (2.482.52 m/s2均可),2.在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中： (1)從下列器材中選出實(shí)驗(yàn)所必須的，其編號為_。 A.打點(diǎn)計時器(包括紙帶) B.重錘 C.天平 D.毫米刻度尺 E.秒表(或停表) F.運(yùn)動小車,(2)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時，為保證重物下落時初速度為零，應(yīng)_。 A.先接通電源，再釋放紙帶 B.先釋放紙帶，再接通電源,(3)下列說法中正確的是_。 A.實(shí)驗(yàn)中用打點(diǎn)計時器時，一定用到低壓直流電源 B.選用重物時，同

9、樣大小、形狀的重物應(yīng)選重一點(diǎn)的比較好 C.要選用第1、2兩點(diǎn)距離接近2 mm的紙帶 D.實(shí)驗(yàn)結(jié)果總是動能增加量略小于重力勢能的減少量,解析(1)打點(diǎn)計時器(含紙帶)、重錘是必須的，為了測量計數(shù)點(diǎn)的距離，需要毫米刻度尺；因?yàn)槭潜容^mgh、 mv2的大小關(guān)系，故m可約去，不需要測出重物的質(zhì)量，不需要用天平；打點(diǎn)計時器本身可以計算時間，所以不需要秒表，實(shí)驗(yàn)用的是重錘，不需要運(yùn)動小車。故選A、B、D。,(2)開始記錄時，應(yīng)先給打點(diǎn)計時器通電打點(diǎn)，然后再釋放紙帶，讓它帶著紙帶一同落下。這樣有利于數(shù)據(jù)的采集和處理，減少實(shí)驗(yàn)誤差。故選A。,答案(1)ABD(2)A(3)BCD,3.(2017鄭州高一檢測)如

10、圖6是利用重物自由下落驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置。,圖6,(1)在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，沒有必要進(jìn)行的操作是_。 A.用天平測重物的質(zhì)量 B.用秒表測重物下落的時間 C.用打點(diǎn)計時器記錄重物下落的信息 D.用紙帶記錄測量重物下落的高度,(2)該實(shí)驗(yàn)所用打點(diǎn)計時器的電源頻率為50 Hz，如圖7所示，A、B、C為紙帶中選取的三個計數(shù)點(diǎn)，每兩個計數(shù)點(diǎn)之間還有4個點(diǎn)未畫出，則每兩個計數(shù)點(diǎn)之間的時間間隔T_s，打點(diǎn)計時器在打下計數(shù)點(diǎn)B時，物體的下落速度為vB_m/s。(小數(shù)點(diǎn)后保留兩位有效數(shù)字),圖7,(3)由于該實(shí)驗(yàn)中存在阻力做功，所以實(shí)驗(yàn)測得的重物的重力勢能的減少量_(選填“”“”或“”)動

11、能的增加量。,答案(1)AB(2)0.12.36(3),4.某同學(xué)做驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)時，不慎將一條挑選出的紙帶的一部分損壞，損壞的是前端部分。剩下的一段紙帶上各相鄰點(diǎn)間的距離已測出標(biāo)在圖8中，單位是cm。打點(diǎn)計時器工作頻率為50 Hz，重力加速度g取9.8 m/s2，重物質(zhì)量為m。,圖8,(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)判斷下列圖象正確的是(其中Ek表示重物動能的變化量，h表示重物下落的高度)(),(1)重物在2點(diǎn)時的速度v2_，在5點(diǎn)時的速度v5_，此過程中動能增加量Ek_，重力勢能減少量Ep_。由以上可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論： _。,(2)重物機(jī)械能守恒，應(yīng)有重物減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為增加的動能，即Ekmgh，可

12、見重物增加的動能與下落的距離成正比，選項(xiàng)C正確。,答案(1)1.50 m/s2.075 m/s1.03m J1.06m J在誤差允許的范圍內(nèi)，機(jī)械能守恒(2)C,5.(2017青島高一檢測)利用如圖9所示實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。通過電磁鐵控制的小鐵球從A點(diǎn)自由下落，下落過程中小鐵球經(jīng)過光電門B時，毫秒計時器(圖中未畫出)記錄下小鐵球的擋光時間t。實(shí)驗(yàn)前調(diào)整光電門位置，使小球下落過程中，小鐵球球心垂直細(xì)激光束通過光電門，當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間。,圖9,(1)為了驗(yàn)證小鐵球下落過程中機(jī)械能是否守恒，還需要測量的物理量是_。 A.A點(diǎn)距地面的高度H B.A、B之間的距離h C.小鐵球從A到B的下落

13、時間tAB D.小鐵球的直徑d,(2)小鐵球通過光電門時的瞬時速度v_；要驗(yàn)證小鐵球下落過程中機(jī)械能是否守恒，只需驗(yàn)證等式_是否成立即可(用實(shí)驗(yàn)中測得物理量的符號表示)。,解析(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可知，需要測量的是A點(diǎn)到光電門B的距離，故A錯誤，B正確；利用小球通過光電門的平均速度來代替瞬時速度，不需要測量下落時間，故C錯誤；利用小球通過光電門的平均速度來代替瞬時速度時，需要知道擋光物體的尺寸，因此需要測量小球的直徑，故D正確。,6.現(xiàn)利用如圖10所示裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。圖中AB是固定的光滑斜面，斜面的傾角為30，1和2是固定在斜面上適當(dāng)位置的兩個光電門，與它們連接的光電計時器都沒有畫出。讓滑塊從斜面的頂端滑下，光電門1、2各自連接的光電計時器顯示的擋光時間分別為5.00102s、2.00102s。已知滑塊質(zhì)量為2.00 kg，滑塊沿斜面方向的長度為5.00 cm，光電門1和2之間的距離為0.54 m，g取9.80 m/s2，取滑塊經(jīng)過光電門時的速度為其平均速度。,圖10,(1)滑塊經(jīng)過光電門1時的速度v1_m/s，通過光電門2時的速度v2_m/s。 (2)滑塊通過光電門1、2之間的動能增加量為_J，重力勢能的減少量為_J。,答案(1)1.002.50(2)5.255.29,