【名師導學】2014高考物理一輪55實驗：驗證機械能守恒定律課件

第第5 5節(jié)實驗：探究功與速度變化的關(guān)系節(jié)實驗：探究功與速度變化的關(guān)系 實驗：驗證機械能守恒定律實驗：驗證機械能守恒定律 1實驗?zāi)康模簩嶒災(zāi)康模?1)探究功與物體速度變化的關(guān)系探究功與物體速度變化的關(guān)系(2)感悟?qū)嶒灧桨傅脑O(shè)計和實驗數(shù)據(jù)的處理方法感悟?qū)嶒灧桨傅脑O(shè)計和實驗數(shù)據(jù)的處理方法2實驗的方法：如圖實驗的方法：如圖所示，依次用所示，依次用1根、根、2根、根、3根根同樣的橡皮筋與物體相連接，并且每次將橡同樣的橡皮筋與物體相連接，并且每次將橡皮筋拉伸相同的長度，這樣操作，無須計算就可知道皮筋拉伸相同的長度，這樣操作，無須計算就可知道橡皮筋對物體所做的功依次為橡皮筋對物體所做的功依次為W、2W、3W一、實驗：探究功與速度變化的關(guān)系一、實驗：探究功與速度變化的關(guān)系而每次橡皮筋對物體做功后的速度，可用打點計時器測而每次橡皮筋對物體做功后的速度，可用打點計時器測出出3實驗器材：本實驗需要的器材有：打點計時器實驗器材：本實驗需要的器材有：打點計時器(含紙含紙帶、學生電源、復寫紙、連接導線帶、學生電源、復寫紙、連接導線)、同種橡皮條、同種橡皮條(10根根)、小車、長木板、釘子、刻度尺小車、長木板、釘子、刻度尺4實驗步驟：實驗步驟：(1)按圖連接好器材橡皮筋的一端套在小車上，另一端按圖連接好器材橡皮筋的一端套在小車上，另一端套在釘子上，第一次用兩根橡皮筋將長木板傾斜一個套在釘子上，第一次用兩根橡皮筋將長木板傾斜一個角度，使重力沿斜面向下的分力平衡小車受到的摩擦角度，使重力沿斜面向下的分力平衡小車受到的摩擦力力(2)將小車拉到靠近打點計時器的位置將小車拉到靠近打點計時器的位置(在橡皮筋彈性在橡皮筋彈性限度內(nèi)限度內(nèi))，并標記下此位置；接通電源后松手，并標記下此位置；接通電源后松手(3)換上紙帶，并在紙帶上做好標記，每次加接兩根橡換上紙帶，并在紙帶上做好標記，每次加接兩根橡皮筋，然后將小車拉到同一位置，接通電源后松皮筋，然后將小車拉到同一位置，接通電源后松手依次再做四次手依次再做四次(4)根據(jù)紙帶求橡皮筋對小車做功后的速度在每條紙根據(jù)紙帶求橡皮筋對小車做功后的速度在每條紙帶上找出點間間距相等的那帶上找出點間間距相等的那部分，它記錄的是小車做勻部分，它記錄的是小車做勻速運動的情況，如圖所示的計數(shù)點速運動的情況，如圖所示的計數(shù)點B、E、C部分用部分用刻度尺量出計數(shù)點刻度尺量出計數(shù)點B、C之間的距離之間的距離d，設(shè)相鄰兩計數(shù)，設(shè)相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔為點間的時間間隔為T，那么，橡皮筋對小車做，那么，橡皮筋對小車做功后的速度：功后的速度：vi .5實驗結(jié)論：實驗結(jié)論：Wiv.6實驗中應(yīng)注意事項實驗中應(yīng)注意事項(1)平衡摩擦力：實驗中的小車不可避免地要受到摩擦平衡摩擦力：實驗中的小車不可避免地要受到摩擦力的作用，為了保證橡皮筋對物體的功就是合外力的力的作用，為了保證橡皮筋對物體的功就是合外力的功，必須設(shè)法排除摩擦力的影響可采用將木板一端功，必須設(shè)法排除摩擦力的影響可采用將木板一端墊高的方法來實現(xiàn)將木板一端墊高，讓自由小車墊高的方法來實現(xiàn)將木板一端墊高，讓自由小車(不不系橡皮筋時系橡皮筋時)能在木板上勻速運動，使重力沿斜面方向能在木板上勻速運動，使重力沿斜面方向的分力與摩擦力相平衡，就消除了摩擦力的影響的分力與摩擦力相平衡，就消除了摩擦力的影響(2)每次實驗所用的每條橡皮筋，其長度、材料和粗細每次實驗所用的每條橡皮筋，其長度、材料和粗細都應(yīng)是相同的，并且橡皮筋拉伸的長度都保持一致都應(yīng)是相同的，并且橡皮筋拉伸的長度都保持一致(3)打點計時器打出的紙帶上相鄰各點的間距并不均勻，打點計時器打出的紙帶上相鄰各點的間距并不均勻，應(yīng)選點間間距相等的一段紙帶來計算小車的速度，因應(yīng)選點間間距相等的一段紙帶來計算小車的速度，因這一小段是橡皮筋對小車做功完畢時的情形這一小段是橡皮筋對小車做功完畢時的情形二、實驗：驗證機械能守恒定律二、實驗：驗證機械能守恒定律1實驗?zāi)康模候炞C物體做自由落體運動時機械能守實驗?zāi)康模候炞C物體做自由落體運動時機械能守恒鞏固由紙帶求瞬時速度的方法，體驗誤差分析恒鞏固由紙帶求瞬時速度的方法，體驗誤差分析2實驗原理：自由下落的物體只有重力做功，若減小實驗原理：自由下落的物體只有重力做功，若減小的勢能等于增加的動能，即：的勢能等于增加的動能，即： ，則物，則物體機械能守恒體機械能守恒3實驗的方法：讓連著紙帶的重物由靜止自由下落，實驗的方法：讓連著紙帶的重物由靜止自由下落，重物下落的高度重物下落的高度h，和下落高度，和下落高度h時重物的速度時重物的速度v，可根，可根據(jù)紙帶得出看據(jù)紙帶得出看 是否成立是否成立 EpEk212ghv4實驗器材：鐵架臺，重錘，打點計時器，低壓交流實驗器材：鐵架臺，重錘，打點計時器，低壓交流電源，電鍵，刻度尺，復寫紙，紙帶，導線電源，電鍵，刻度尺，復寫紙，紙帶，導線5實驗步驟：實驗步驟：(1)按裝置圖安裝好器材，注意打按裝置圖安裝好器材，注意打點計時器板面豎直，保證兩個限點計時器板面豎直，保證兩個限位孔中心在同一豎直線上，并用位孔中心在同一豎直線上，并用導線將計時器接到低壓交流電源上導線將計時器接到低壓交流電源上(2)(2)將長約將長約1 1米的紙帶一端用小夾子固定在重物上后，另米的紙帶一端用小夾子固定在重物上后，另一端一端( (上端上端) )穿過打點計時器限位孔，用手提著紙帶，使穿過打點計時器限位孔，用手提著紙帶，使重物靜止并靠近計時器的下方重物靜止并靠近計時器的下方(3)(3)接通電源，讓重物帶動紙帶自由下落，計時器在紙接通電源，讓重物帶動紙帶自由下落，計時器在紙帶帶上打下一系列的點上打下一系列的點 (4)(4)換幾次紙帶，重復上述換幾次紙帶，重復上述(2)(2)、(3)(3)步驟步驟7實驗中應(yīng)注意事項實驗中應(yīng)注意事項(1)因為不需要知道物體在某點動能和勢能的具體數(shù)因為不需要知道物體在某點動能和勢能的具體數(shù)值，所以不必測量物體的質(zhì)量值，所以不必測量物體的質(zhì)量m，而只需驗證，而只需驗證 vn2ghn就行了就行了(2)打點計時器要豎直架穩(wěn)，使板面在同一豎直平面內(nèi)，打點計時器要豎直架穩(wěn)，使板面在同一豎直平面內(nèi)，其兩限位孔中心要在同一豎直線上，以盡量減少紙帶與其兩限位孔中心要在同一豎直線上，以盡量減少紙帶與打點計時器間的摩擦阻力作用打點計時器間的摩擦阻力作用(3)實驗時，必須先接通電源，讓打點計時器正常工作后實驗時，必須先接通電源，讓打點計時器正常工作后才能松開紙帶讓重物下落才能松開紙帶讓重物下落(4)測量下落高度時，都必須從起始點算起，不能弄測量下落高度時，都必須從起始點算起，不能弄錯為了減小測量錯為了減小測量h值的相對誤差，選取的各個計數(shù)點值的相對誤差，選取的各個計數(shù)點要離起始點適當遠些要離起始點適當遠些12(5)由于實驗中不可避免地存在紙帶與限位孔、振針間由于實驗中不可避免地存在紙帶與限位孔、振針間的摩擦及空氣阻力作用，因此減小的重力勢能值的摩擦及空氣阻力作用，因此減小的重力勢能值Ep要大于增加的動能值要大于增加的動能值Ek.(6)在選擇已打點紙帶時，要選擇點跡清晰、第在選擇已打點紙帶時，要選擇點跡清晰、第1、2兩兩個計數(shù)點間距離接近個計數(shù)點間距離接近2 mm的的題型一：對題型一：對“探究功與速度變化的關(guān)系探究功與速度變化的關(guān)系”的考查的考查例例1 1 某學習小組做探究某學習小組做探究“合力的功和物體速度變化關(guān)合力的功和物體速度變化關(guān)系系” ” 的實驗如圖，圖中小車是在一條橡皮筋作用下彈的實驗如圖，圖中小車是在一條橡皮筋作用下彈出，沿木板滑行，這時，橡皮筋對小車做的功記為出，沿木板滑行，這時，橡皮筋對小車做的功記為W W. . 當用當用2 2條、條、3 3條條，完全相同的橡皮筋并在一起進行，完全相同的橡皮筋并在一起進行第第2 2次、第次、第3 3次次實驗時，使每次實驗中橡皮筋伸長實驗時，使每次實驗中橡皮筋伸長的長度都保持一致每次實驗中小車獲得的速度由打的長度都保持一致每次實驗中小車獲得的速度由打點計時器所打的紙帶測出點計時器所打的紙帶測出(1)除了圖中已有的實驗器材外，還需要導線、開關(guān)、刻除了圖中已有的實驗器材外，還需要導線、開關(guān)、刻度尺和度尺和_電源電源(填填“交流交流”或或“直流直流”)(2)實驗中小車會受到摩擦阻力的作用，可以使木板適當實驗中小車會受到摩擦阻力的作用，可以使木板適當傾斜來平衡掉摩擦阻力，則下面操作正確的是傾斜來平衡掉摩擦阻力，則下面操作正確的是()A放開小車，能夠自由下滑即可放開小車，能夠自由下滑即可B放開小車，能夠勻速下滑即可放開小車，能夠勻速下滑即可C放開拖著紙帶的小車，能夠自由下滑即可放開拖著紙帶的小車，能夠自由下滑即可D放開拖著紙帶的小車，能夠勻速下滑即可放開拖著紙帶的小車，能夠勻速下滑即可(3)若木板水平放置，小車在兩條橡皮筋作用下運動，當小若木板水平放置，小車在兩條橡皮筋作用下運動，當小車速度最大時，關(guān)于橡皮筋所處的狀態(tài)與小車所在的位置，車速度最大時，關(guān)于橡皮筋所處的狀態(tài)與小車所在的位置，下列說法正確的是下列說法正確的是()A橡皮筋處于原長狀態(tài)橡皮筋處于原長狀態(tài)B橡皮筋仍處于伸長狀態(tài)橡皮筋仍處于伸長狀態(tài)C小車在兩個鐵釘?shù)倪B線處小車在兩個鐵釘?shù)倪B線處D小車已過兩個鐵釘?shù)倪B線小車已過兩個鐵釘?shù)倪B線(4)在正確操作情況下，打在紙帶上的點，并不都是均勻的，在正確操作情況下，打在紙帶上的點，并不都是均勻的，為了測量小車獲得的速度，應(yīng)選用紙帶的為了測量小車獲得的速度，應(yīng)選用紙帶的_部分進部分進行測量行測量(根據(jù)下面所示的紙帶回答根據(jù)下面所示的紙帶回答)(5)某同學實驗操作正確，數(shù)據(jù)記錄較真實，他根據(jù)實某同學實驗操作正確，數(shù)據(jù)記錄較真實，他根據(jù)實驗中的數(shù)據(jù)，畫出驗中的數(shù)據(jù)，畫出Wv的圖象，應(yīng)為下圖中的哪一個的圖象，應(yīng)為下圖中的哪一個()【解析】【解析】(1)電磁打點計時器要求使用低壓交流電電磁打點計時器要求使用低壓交流電源電火花打點計時器要求使用源電火花打點計時器要求使用220 V交流電源交流電源(2)平衡摩擦力的目的之一是使是橡皮筋恢復原長后小平衡摩擦力的目的之一是使是橡皮筋恢復原長后小車能勻速運動，進而測出小車在彈力作用下獲得的速度，車能勻速運動，進而測出小車在彈力作用下獲得的速度，這就要求小車在拖著紙帶的情況個能夠勻速下滑，選這就要求小車在拖著紙帶的情況個能夠勻速下滑，選D.(3)當板水平放置時，小車運動中所受摩擦力與橡皮筋當板水平放置時，小車運動中所受摩擦力與橡皮筋的彈力平衡時，加速度為零，速度達到最大，此時橡皮的彈力平衡時，加速度為零，速度達到最大，此時橡皮筋應(yīng)仍處于伸長狀態(tài)，小車的位置不到兩鐵釘?shù)倪B線處，筋應(yīng)仍處于伸長狀態(tài)，小車的位置不到兩鐵釘?shù)倪B線處，選選B.(4)在橡皮筋的彈力消失后，小車勻速運動其速度就在橡皮筋的彈力消失后，小車勻速運動其速度就是小車在橡皮筋的彈力消失時的速度由圖可知，應(yīng)選是小車在橡皮筋的彈力消失時的速度由圖可知，應(yīng)選取取GJ中的一段中的一段(5)通過實驗可知，做的功通過實驗可知，做的功W與小車速度與小車速度v2成正比，故與成正比，故與v應(yīng)是二次函數(shù)關(guān)系，故應(yīng)是二次函數(shù)關(guān)系，故B正確正確【答案】【答案】(1)交流交流(2)D(3)B(4)GJ(5)B【方法與知識感悟】【方法與知識感悟】對實驗對實驗“探究功與速度變化的關(guān)系探究功與速度變化的關(guān)系”的考查，著重在以下幾方面：的考查，著重在以下幾方面：(1)對實驗原理中如何確定合力的功的理解，對實驗原理中如何確定合力的功的理解，平衡摩擦力，保證橡皮筋對小車做的功即為合力的平衡摩擦力，保證橡皮筋對小車做的功即為合力的功功通過更換橡皮筋的條數(shù)實現(xiàn)合力的功的成倍變化，這通過更換橡皮筋的條數(shù)實現(xiàn)合力的功的成倍變化，這勢必要求每次實驗時，橡皮筋的形變量相同，及小車從勢必要求每次實驗時，橡皮筋的形變量相同，及小車從同一位置釋放同一位置釋放(2)對小車的運動狀態(tài)的分析和獲得的速度的理解：小對小車的運動狀態(tài)的分析和獲得的速度的理解：小車獲得的速度應(yīng)為橡皮筋恢復原長，對小車做功完畢后車獲得的速度應(yīng)為橡皮筋恢復原長，對小車做功完畢后的速度，即小車勻速運動時的速度，利用紙帶上的點間的速度，即小車勻速運動時的速度，利用紙帶上的點間距均勻部分來計算小車獲得的速度距均勻部分來計算小車獲得的速度(3)對圖像法處理數(shù)據(jù)的考查對圖像法處理數(shù)據(jù)的考查 例例2 某同學為探究某同學為探究“恒力做功與物體動能改變的關(guān)恒力做功與物體動能改變的關(guān)系系”，設(shè)計了如下實驗，他的操作步驟如下，設(shè)計了如下實驗，他的操作步驟如下連接好實驗裝置如圖所示連接好實驗裝置如圖所示將質(zhì)量為將質(zhì)量為200 g200 g的小車拉到打點計時器附近，并按的小車拉到打點計時器附近，并按住小車住小車在質(zhì)量為在質(zhì)量為10 g、30 g、50 g的三種鉤碼中，他挑選了的三種鉤碼中，他挑選了一個質(zhì)量為一個質(zhì)量為50 g的鉤碼掛在拉線的掛鉤的鉤碼掛在拉線的掛鉤P上上釋放小車，打開打點計時器的電源，打出一條紙帶釋放小車，打開打點計時器的電源，打出一條紙帶(1)在多次重復實驗得到的紙帶中取出自認為滿意的一在多次重復實驗得到的紙帶中取出自認為滿意的一條經(jīng)測量、計算，得到如下數(shù)據(jù)：條經(jīng)測量、計算，得到如下數(shù)據(jù)：第一個點到第第一個點到第N個點的距離為個點的距離為40.0 cm.打下第打下第N點時小車的速度大小為點時小車的速度大小為1.00 m/s.該同學將鉤該同學將鉤碼的重力當作小車所受的拉力，拉力對小車做的功為碼的重力當作小車所受的拉力，拉力對小車做的功為_J，小車動能的增量為，小車動能的增量為_J.(2)此次實驗探究結(jié)果，他沒能得到此次實驗探究結(jié)果，他沒能得到“恒力對物體恒力對物體做的功等于物體動能的增量做的功等于物體動能的增量”，且誤差很大，顯，且誤差很大，顯然，在實驗探究過程中忽視了各種產(chǎn)生誤差的因然，在實驗探究過程中忽視了各種產(chǎn)生誤差的因素請你根據(jù)該同學的實驗裝置和操作過程幫助素請你根據(jù)該同學的實驗裝置和操作過程幫助分析一下，造成較大誤差的主要原因有：分析一下，造成較大誤差的主要原因有：_【答案【答案】(1)0.1960.100(2)見解析見解析【方法與知識感悟】【方法與知識感悟】對于實驗對于實驗“探究功和速度變化的探究功和速度變化的關(guān)系關(guān)系”的實驗變式，主要在以下兩方面：的實驗變式，主要在以下兩方面：( (1)對做功的測定變式：可利用對做功的測定變式：可利用“驗證牛頓第二定律驗證牛頓第二定律”的實驗裝置，若要認為小車受的合力大小為鉤碼重力的實驗裝置，若要認為小車受的合力大小為鉤碼重力大小，應(yīng)滿足兩個條件大小，應(yīng)滿足兩個條件平衡摩擦力平衡摩擦力小車的質(zhì)量遠小車的質(zhì)量遠大于鉤碼的質(zhì)量；也可用拉力傳感器直接測定拉力大大于鉤碼的質(zhì)量；也可用拉力傳感器直接測定拉力大小小(2)對小車獲得的速度的測定變式：測速度還可用光電對小車獲得的速度的測定變式：測速度還可用光電門、速度傳感器、平拋測速等門、速度傳感器、平拋測速等 例例3 3 在用自由落體運動驗證機械能守恒定律時，某同在用自由落體運動驗證機械能守恒定律時，某同學按照正確的操作選得紙帶如圖所示，其中學按照正確的操作選得紙帶如圖所示，其中O O點是起始點是起始點，點，A A、B B、C C是打點計時器連續(xù)打下的三個點，該同學是打點計時器連續(xù)打下的三個點，該同學用毫米刻度尺測量用毫米刻度尺測量O O點到點到A A、B B、C C各點的距離，并記錄各點的距離，并記錄在圖中在圖中( (單位單位cm)cm)已知打點計時器電源頻率為已知打點計時器電源頻率為50Hz50Hz，重物質(zhì)量為重物質(zhì)量為m m，當?shù)刂亓铀俣?，當?shù)刂亓铀俣萭 g9.80 m/s9.80 m/s2 2. .題型二：對題型二：對“驗證機械能守恒定律驗證機械能守恒定律”實驗的考查實驗的考查(1)這三組數(shù)據(jù)中不符合有效數(shù)字讀數(shù)要求的是這三組數(shù)據(jù)中不符合有效數(shù)字讀數(shù)要求的是_(2)該同學用重物在該同學用重物在OB段的運動來驗證機械能守恒定律，段的運動來驗證機械能守恒定律，先計算出該段重物重力勢能的減小量為先計算出該段重物重力勢能的減小量為_，接著從打點計時器打下的第一個點接著從打點計時器打下的第一個點O數(shù)起，數(shù)到圖中數(shù)起，數(shù)到圖中B點是打點計時器打下的第點是打點計時器打下的第9個點，他用個點，他用vBgt計算跟計算跟B點對應(yīng)的重物的瞬時速度，得到動能的增加量為點對應(yīng)的重物的瞬時速度，得到動能的增加量為_(均保留三位有效數(shù)字均保留三位有效數(shù)字)這樣他發(fā)現(xiàn)重這樣他發(fā)現(xiàn)重力勢能的減小量力勢能的減小量_(填填“大于大于”或或“小小于于 ” ) 動 能 的 增 加 量 ， 造 成 這 一 錯 誤 的 原 因 是動 能 的 增 加 量 ， 造 成 這 一 錯 誤 的 原 因 是_2誤差分析誤差分析(1) 實際上重物和紙帶下落過程中要克服阻力實際上重物和紙帶下落過程中要克服阻力(主要主要是打點計時器的阻力是打點計時器的阻力)做功，故動能的增加量必定稍做功，故動能的增加量必定稍小于勢能的減少量，這是屬于系統(tǒng)誤差，減少空氣小于勢能的減少量，這是屬于系統(tǒng)誤差，減少空氣阻力影響產(chǎn)生的方法是：使紙帶下掛的重物重力大阻力影響產(chǎn)生的方法是：使紙帶下掛的重物重力大些，且體積要小些，且體積要小(2) 打點計時器產(chǎn)生的誤差打點計時器產(chǎn)生的誤差由于交流電周期的變化，引起打點時間間隔變化由于交流電周期的變化，引起打點時間間隔變化而產(chǎn)生誤差而產(chǎn)生誤差計數(shù)點選擇不好、振動片振動不均勻、紙帶放置計數(shù)點選擇不好、振動片振動不均勻、紙帶放置方法不正確引起摩擦，造成實驗誤差方法不正確引起摩擦，造成實驗誤差打點時的阻力對紙帶的運動性質(zhì)有影響，這也打點時的阻力對紙帶的運動性質(zhì)有影響，這也屬于系統(tǒng)誤差屬于系統(tǒng)誤差(3) 由于測長度帶來的誤差屬偶然誤差，減少辦法由于測長度帶來的誤差屬偶然誤差，減少辦法一是測距離時都應(yīng)從一是測距離時都應(yīng)從O點量起，二是多測幾次取點量起，二是多測幾次取平均值平均值3實驗改進實驗改進物體下落過程中通過某一位置的速度可以用光電物體下落過程中通過某一位置的速度可以用光電計時器測出來，利用這種裝置驗證機械能守恒定計時器測出來，利用這種裝置驗證機械能守恒定律，能消除紙帶與限位孔的摩擦阻力帶來的系統(tǒng)律，能消除紙帶與限位孔的摩擦阻力帶來的系統(tǒng)誤差誤差*1在用如圖所示裝置做在用如圖所示裝置做“探究動能定理探究動能定理”的實驗的實驗時，下列說法正確的是時，下列說法正確的是( ) A通過改變橡皮筋的條數(shù)改變拉力做功的數(shù)值通過改變橡皮筋的條數(shù)改變拉力做功的數(shù)值B通過改變橡皮筋的長度改變拉力做功的數(shù)值通過改變橡皮筋的長度改變拉力做功的數(shù)值C通過打點計時器打下的紙帶來測定小車加速過通過打點計時器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的最大速度程中獲得的最大速度D通過打點計時器打下的紙帶來測定小車加速過通過打點計時器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的平均速度程中獲得的平均速度AC【解析【解析】實驗通過增加橡皮筋的條數(shù)，使橡皮筋實驗通過增加橡皮筋的條數(shù)，使橡皮筋對小車做的功成倍增加，故對小車做的功成倍增加，故A正確，正確，B錯誤小車錯誤小車的速度對應(yīng)的是橡皮筋對小車做功完畢時的情形，的速度對應(yīng)的是橡皮筋對小車做功完畢時的情形，故故C正確，正確，D錯誤錯誤2用自由落體法進行用自由落體法進行“驗證機械能守恒定律驗證機械能守恒定律”的實的實驗驗實驗完畢后選出一條紙帶如圖所示，其中實驗完畢后選出一條紙帶如圖所示，其中O點為電點為電磁打點計時器打下的第一個點，磁打點計時器打下的第一個點，A、B、C為三個計數(shù)為三個計數(shù)點，打點計時器通以點，打點計時器通以50Hz的交流電用刻度尺測得的交流電用刻度尺測得OA12.41 cm，OB18.60 cm，OC27.21 cm，在，在計數(shù)點計數(shù)點A和和B、B和和C之間還各有一個點，重物的質(zhì)量之間還各有一個點，重物的質(zhì)量為為1.00 kg，取，取g9.80 m/s2.甲同學根據(jù)以上數(shù)據(jù)算出：甲同學根據(jù)以上數(shù)據(jù)算出：當打點計時器打到當打點計時器打到B點時重物的重力勢能比開始下落點時重物的重力勢能比開始下落時減少了時減少了 J；此時重物的動能比開始下落時增加；此時重物的動能比開始下落時增加了了 J(結(jié)果均保留三位有效數(shù)字結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)實驗中產(chǎn)生實驗中產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因是系統(tǒng)誤差的原因是 1.821.71紙帶通過打點計時器受摩擦紙帶通過打點計時器受摩擦阻力、空氣阻力阻力、空氣阻力先釋放重物，再接通計時器電源先釋放重物，再接通計時器電源 (1)滑塊的速度滑塊的速度v1、v2如何求出？滑塊通過如何求出？滑塊通過G1時的高度時的高度h如如何求出？何求出？(2)若測得圖中若測得圖中L1 m，x0.5 m，H20 cm，m500 g，滑塊通過，滑塊通過G1和和G2的時間分別為的時間分別為5.0102 s和和2.0102s，當?shù)刂亓铀俣?，當?shù)刂亓铀俣萭9.80 m/s2，試判斷機械能是否守，試判斷機械能是否守恒恒1 1某實驗小組利用拉力傳感器和打點計時器探究某實驗小組利用拉力傳感器和打點計時器探究“動能定理動能定理”，如圖所示，他們將拉力傳感器固定，如圖所示，他們將拉力傳感器固定在小車上，用不可伸長的細線將其通過一個定滑輪在小車上，用不可伸長的細線將其通過一個定滑輪與鉤碼相連，用拉力傳感器記錄小車受到拉力的大與鉤碼相連，用拉力傳感器記錄小車受到拉力的大小，在小車的后面連接紙帶，通過打點計時器記錄小，在小車的后面連接紙帶，通過打點計時器記錄小車的運動情況，小車中可以放置砝碼請把下面小車的運動情況，小車中可以放置砝碼請把下面的實驗步驟補充完整的實驗步驟補充完整【鞏固基礎(chǔ)】【鞏固基礎(chǔ)】實驗主要步驟如下：實驗主要步驟如下：測量測量 、砝碼和拉力傳感器的總質(zhì)量、砝碼和拉力傳感器的總質(zhì)量M，把細線，把細線的一端固定在拉力傳感器上，另一端通過定滑輪與鉤碼的一端固定在拉力傳感器上，另一端通過定滑輪與鉤碼相連，將紙帶連接小車并通過打點計時器，正確連接所相連，將紙帶連接小車并通過打點計時器，正確連接所需電路需電路將小車停在將小車停在C點，在釋放小車點，在釋放小車 (選填選填“之前之前”或或“之后之后”)接通打點計時器的電源，在紙帶上打出一系列接通打點計時器的電源，在紙帶上打出一系列的點，記錄細線拉力的點，記錄細線拉力小車小車之前之前在小車中增加砝碼，或減少砝碼，重復在小車中增加砝碼，或減少砝碼，重復的操的操作作處理數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)小車動能的增加量實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)小車動能的增加量Ek總是明顯小于總是明顯小于拉力拉力F做的功做的功W，你認為其主要原因應(yīng)該是上述實，你認為其主要原因應(yīng)該是上述實驗步驟中缺少的步驟是驗步驟中缺少的步驟是 平衡摩擦力平衡摩擦力*2.用落體法驗證機械能守恒定律，下列關(guān)于實驗用落體法驗證機械能守恒定律，下列關(guān)于實驗誤差的說法中，正確的是誤差的說法中，正確的是( )A重物的質(zhì)量稱量不準，會造成較大誤差重物的質(zhì)量稱量不準，會造成較大誤差B重物的質(zhì)量選用大些，有利于減小誤差重物的質(zhì)量選用大些，有利于減小誤差C重物的質(zhì)量選用小些，有利于減小誤差重物的質(zhì)量選用小些，有利于減小誤差D釋放紙帶與接通電源開始打點不同步會造成較釋放紙帶與接通電源開始打點不同步會造成較大誤差大誤差BD【解析】【解析】本實驗中不需要知道重物的質(zhì)量，選項本實驗中不需要知道重物的質(zhì)量，選項A錯錯誤；本實驗中空氣阻力以及裝置對紙帶的阻力都會帶誤；本實驗中空氣阻力以及裝置對紙帶的阻力都會帶來誤差，故重物的質(zhì)量大些可以減小相對誤差，選項來誤差，故重物的質(zhì)量大些可以減小相對誤差，選項B正確、正確、C錯誤；實驗中要求先接通電源再釋放紙帶，錯誤；實驗中要求先接通電源再釋放紙帶，選項選項D正確正確甲甲 4 4“驗證機械能守恒定律驗證機械能守恒定律”的實驗可以采用如圖所示的實驗可以采用如圖所示的甲或乙方案來進行的甲或乙方案來進行自由落體實驗斜面小車實驗自由落體實驗斜面小車實驗驗證機械能守恒定律驗證機械能守恒定律 驗證機械能守恒定律驗證機械能守恒定律【提升能力】【提升能力】(1)比較這兩種方案，比較這兩種方案， (選填選填“甲甲”或或“乙乙”)方案方案好些，理由是好些，理由是 (2)如下圖是該實驗中得到的一條紙帶，測得每兩個計如下圖是該實驗中得到的一條紙帶，測得每兩個計數(shù)點間的距離如圖中所示，已知每兩個計數(shù)點之間的時數(shù)點間的距離如圖中所示，已知每兩個計數(shù)點之間的時間間隔間間隔T0.1 s物體運動的加速度物體運動的加速度a ；該紙帶是采用該紙帶是采用 (選填選填“甲甲”或或“乙乙”)實驗方案得實驗方案得到的，簡要寫出判斷依據(jù)到的，簡要寫出判斷依據(jù) 甲甲該方案摩擦阻力小，誤差小，操作該方案摩擦阻力小，誤差小，操作方便方便4.83 m/s2乙乙因為物體的加速度比因為物體的加速度比g小小得多得多BC 5某同學用如圖所示的實驗裝某同學用如圖所示的實驗裝置探究小車動能變化與合外力對置探究小車動能變化與合外力對它所做功的關(guān)系圖中它所做功的關(guān)系圖中A為小車，為小車，連接在小車后面的紙帶穿過打點連接在小車后面的紙帶穿過打點計時器計時器B的限位孔，它們均置于水平放置的一端帶有的限位孔，它們均置于水平放置的一端帶有定滑輪的足夠長的木板上，定滑輪的足夠長的木板上，C為彈簧測力計，不計繩為彈簧測力計，不計繩的質(zhì)量和繩與滑輪的摩擦實驗時，先接通電源再的質(zhì)量和繩與滑輪的摩擦實驗時，先接通電源再松開小車，打點計時器在紙帶上打下一系列點松開小車，打點計時器在紙帶上打下一系列點該同學在一條比較理想的紙帶上，從點跡清楚的該同學在一條比較理想的紙帶上，從點跡清楚的某點開始記為某點開始記為O點，順次選取點，順次選取5個點，分別測量這個點，分別測量這5個點到個點到O之間的距離，并計算出它們與之間的距離，并計算出它們與O點之間的點之間的速度平方差速度平方差v2(v2v2v)，填入下表：，填入下表：點跡點跡s/cmv 2/m2s2O/11.600.0423.600.0936.000.1547.000.1859.200.23請以請以v2為縱坐標，以為縱坐標，以s為橫坐標在方格紙中作出為橫坐標在方格紙中作出v2s圖象若測出小車圖象若測出小車A質(zhì)量為質(zhì)量為0.2 kg，結(jié)合圖象，結(jié)合圖象可求得小車所受合外力的大小為可求得小車所受合外力的大小為F N.0.256DIS實驗是利用現(xiàn)代信息技術(shù)進行的實驗學實驗是利用現(xiàn)代信息技術(shù)進行的實驗學生實驗生實驗“用用DIS研究機械能守恒定律研究機械能守恒定律”的裝置如的裝置如圖圖(a)所示，某組同學在一次實驗中，選擇所示，某組同學在一次實驗中，選擇DIS以以圖象方式顯示實驗的結(jié)果，所顯示的圖象如圖圖象方式顯示實驗的結(jié)果，所顯示的圖象如圖(b)所示圖象的橫軸表示小球距所示圖象的橫軸表示小球距D點的高度點的高度h，縱軸，縱軸表示擺球的重力勢能表示擺球的重力勢能Ep、動能、動能Ek或機械能或機械能E.試回試回答下列問題：答下列問題：(1)圖圖(b)的圖象中，表示小球的重力勢能的圖象中，表示小球的重力勢能Ep、動能、動能Ek、機械能機械能E隨小球距隨小球距D點的高度點的高度h變化關(guān)系的圖線分別是變化關(guān)系的圖線分別是 (按順序填寫相應(yīng)圖線所對應(yīng)的文按順序填寫相應(yīng)圖線所對應(yīng)的文字字)(2)圖圖(a)所示的實驗裝置中，小球起到所示的實驗裝置中，小球起到 的作用，傳感器的作用，傳感器K的名稱是的名稱是 (3)根據(jù)圖根據(jù)圖(b)所示的實驗圖象，可以得出的結(jié)論是所示的實驗圖象，可以得出的結(jié)論是乙、丙、甲乙、丙、甲擋光片擋光片(或遮或遮光片、遮光板光片、遮光板)光電門光電門傳感器傳感器(或光電門、光電傳感器或光電門、光電傳感器)在誤差允許的范圍內(nèi)，在只有重力做功的情況下，在誤差允許的范圍內(nèi)，在只有重力做功的情況下，小球的機械能守恒小球的機械能守恒.【解析】【解析】(1)重力勢能隨小球距重力勢能隨小球距D點高度的增加而增點高度的增加而增大，動能隨小球距大，動能隨小球距D點高度的增加而減小，而機械點高度的增加而減小，而機械能不變，故乙表示重力勢能能不變，故乙表示重力勢能Ep，丙表示動能，丙表示動能Ek，甲，甲表示機械能表示機械能E.(2)圖圖(a)所示的裝置中，小球起到擋光片的作用，所示的裝置中，小球起到擋光片的作用，而傳感器而傳感器K的名稱是光電傳感器的名稱是光電傳感器(3)由圖線由圖線(b)所示的圖象可以看出，小球在動能和所示的圖象可以看出，小球在動能和重力勢能相互轉(zhuǎn)化過程中，機械能是守恒的重力勢能相互轉(zhuǎn)化過程中，機械能是守恒的【再上臺階】【再上臺階】7. 用如圖實驗裝置驗證用如圖實驗裝置驗證m1 、m2組成的系統(tǒng)機械能守組成的系統(tǒng)機械能守恒恒m2從高處由靜止開始下落，從高處由靜止開始下落，m1上拖著的紙帶打出上拖著的紙帶打出一系列的點，對紙帶上的點跡進行測量，即可驗證機一系列的點，對紙帶上的點跡進行測量，即可驗證機械能守恒定律下圖給出的是實驗中獲取的一條紙帶：械能守恒定律下圖給出的是實驗中獲取的一條紙帶：0是打下的第一個點，每相鄰兩計數(shù)點間還有是打下的第一個點，每相鄰兩計數(shù)點間還有4個點個點(圖圖中未標出中未標出)，計數(shù)點間的距離如圖所示已知，計數(shù)點間的距離如圖所示已知m150 g、m2150 g，則，則(g取取10 m/s2，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)在紙帶上打下計數(shù)點在紙帶上打下計數(shù)點5時的速度時的速度v m/s；2.4統(tǒng)機械能守恒統(tǒng)機械能守恒 在誤差允許的范圍內(nèi)，在誤差允許的范圍內(nèi)，m1、m2組組成的系成的系0.58 0.60 9.7