高三物理必修2一輪復(fù)習(xí)教案46實驗六驗證機(jī)械能守恒定律

1、,誤差分析1測量誤差：減小測量誤差的辦法，一是測下落距離時都從0點量起，一次將各打點對應(yīng)下落高度測量完，二是多測幾次取平均值2系統(tǒng)誤差：由于重物和紙帶下落過程中要克服阻力做功故動能的增加量Ekmvn2必定稍小于勢能的減少量Epmghn，改進(jìn)辦法是調(diào)整器材的安裝，盡可能地減小阻力注意事項1打點計時器要豎直：安裝打點計時器時要豎直架穩(wěn)，使其兩限位孔在同一豎直平面內(nèi)以減少摩擦阻力2重物密度要大：重物應(yīng)選用質(zhì)量大、體積小、密度大的材料3一先一后：應(yīng)先接通電源，讓打點計時器正常工作，后松開紙帶讓重物下落4測長度，算速度：某時刻的瞬時速度的計算應(yīng)用vn，不能用vn或vngt來計算實驗器材的選擇及誤差分析圖

2、461【例1】(2010·課標(biāo)全國，22)圖461為驗證機(jī)械能守恒定律的實驗裝置示意圖現(xiàn)有的器材為：帶鐵夾的鐵架臺、電磁打點計時器、紙帶、帶鐵夾的重錘、天平回答下列問題：(1)為完成此實驗，除了所給的器材，還需要的器材有_(填入正確選項前的字母)A米尺B秒表C012V的直流電源D012V的交流電源(2)實驗中誤差產(chǎn)生的原因有_.解析(1)用米尺測量長度，用交流電源供打點計時器使用(2)紙帶與打點計時器之間有摩擦，用米尺測量紙帶上點的位置時讀數(shù)有誤差，計算勢能變化時，選取始末兩點距離過近，交流電頻率不穩(wěn)定答案(1)AD(2)見解析數(shù)據(jù)處理【例2】某同學(xué)利用如圖462所示的實驗裝置驗證機(jī)

3、械能守恒定律該同學(xué)經(jīng)正確操作得到打點紙帶，在紙帶后段每兩個計時間隔取一個計數(shù)點，依次為1、2、3、4、5、6、7，測量各計數(shù)點到第一個點的距離h，并正確求出打相應(yīng)點時的速度v.各計數(shù)點對應(yīng)的數(shù)據(jù)見下表：圖462計數(shù)點1234567h/mv/(m·s1)v2/(m2·s2)請在圖463坐標(biāo)中，描點作出v2h圖線；由圖線可知，重錘下落的加速度g_m/s2(保留三位有效數(shù)字)；若當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭m/s2，根據(jù)作出的圖線，能粗略驗證自由下落的重錘機(jī)械能守恒的依據(jù)是_圖463解析若機(jī)械能守恒，則滿足v22gh則v2h圖線的斜率表示當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣鹊?倍，所作的圖線可求出斜率為19.

4、5，故gm/s2，誤差允許的范圍內(nèi)gg，故機(jī)械能守恒答案如圖所示()圖線為通過坐標(biāo)原點的一條直線，所求g與g基本相等數(shù)據(jù)處理的方法方法一：利用起始點和第n點計算代入mghn和mvn2，如果在實驗誤差允許的條件下，mghn和mvn2相等，則驗證了機(jī)械能守恒定律方法二：任取兩點計算(1)任取兩點A、B測出hAB，算出mghAB.(2)算出mvB2mvA2的值(3)在實驗誤差允許的條件下，若mghABmvB2mvA2成立，則驗證了機(jī)械能守恒定律方法三：圖象法從紙帶上選取多個點，測量從第一點到其余各點的下落高度h，并計算各點速度的平方v2，然后以v2為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出v2h圖線若在誤

5、差允許的范圍內(nèi)圖線是一條過原點且斜率為g的直線，則驗證了機(jī)械能守恒定律.【例3】(2011·海南卷，14)現(xiàn)要通過實驗驗證機(jī)械能守恒定律實驗裝置如圖464所示：水平桌面上固定一傾斜的氣墊導(dǎo)軌；導(dǎo)軌上A點處有一帶長方形遮光片的滑塊，其總質(zhì)量為M，左端由跨過輕質(zhì)光滑定滑輪的細(xì)繩與一質(zhì)量為m的砝碼相連；遮光片兩條長邊與導(dǎo)軌垂直；導(dǎo)軌上的B點有一光電門，可以測量遮光片經(jīng)過光電門時的擋光時間t.用d表示A點到導(dǎo)軌底端C點的距離，h表示A與C的高度差，b表示遮光片的寬度，s表示A、B兩點間的距離，將遮光片通過光電門的平均速度看作滑塊通過B點時的瞬時速度用g表示重力加速度完成下列填空和作圖：圖46

6、4(1)若將滑塊自A點由靜止釋放，則在滑塊從A運動至B的過程中，滑塊、遮光片與砝碼組成的系統(tǒng)重力勢能的減小量可表示為_，動能的增加量可表示為_若在運動過程中機(jī)械能守恒，與s的關(guān)系式為_.(2)多次改變光電門的位置，每次均令滑塊自同一點(A點)下滑，測量相應(yīng)的s與t值結(jié)果如下表所示：12345s/mt/(ms)/(104s2)以s為橫坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)，在圖465位置的坐標(biāo)紙中描出第1個和第5個數(shù)據(jù)點；根據(jù)5個數(shù)據(jù)點作直線，求得該直線的斜率k_×104m1·s2(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)圖465由測得的h、d、b、M和m數(shù)值可以計算出s直線的斜率k0，將k和k0進(jìn)行比較，若其差值在

7、實際允許的范圍內(nèi)，則可認(rèn)為此實驗驗證了機(jī)械能守恒定律解析(1)當(dāng)M沿斜面向下運動s的距離時，下落的高度為h，則，所以hs.所以系統(tǒng)重力勢能的減小量EpMghmgss，動能的增加量Ek(Mm)v2，v，所以Ek(Mm)，根據(jù)機(jī)械能守恒，有EpEk，即s(Mm)，所以s.(2)如圖所示，s圖象是一條傾斜直線，直線的斜率k239×104m1·s2.答案(1)s(Mm)s(2)圖象如解析圖所示1(2010·四川卷，21)有4條用打點計時器(所用交流電頻率為50Hz)打出的紙帶A、B、C、D，其中一條是做“驗證機(jī)械能守恒定律”實驗時打出的為找出該紙帶，某同學(xué)在每條紙帶上取了

8、點跡清晰的、連續(xù)的4個點，用刻度尺測出相鄰兩個點間距離依次為s1、s2、s3.請你根據(jù)下列s1、s2、s3的測量結(jié)果確定該紙帶為()(m/s2)AmmmmmmBmmmmmmCmmmmmmDmmmmmm解析s內(nèi)的位移增加量為sgT2×2mmm，答案為C.答案C圖4662(2010·安徽理綜，21)利用圖466所示裝置進(jìn)行驗證機(jī)械能守恒定律的實驗時，需要測量物體由靜止開始自由下落到某點時的瞬時速度v和下落高度h.某班同學(xué)利用實驗得到的紙帶，設(shè)計了以下四種測量方案：a用刻度尺測出物體下落的高度h，并測出下落時間t，通過vgt計算出瞬時速度v.b用刻度尺測出物體下落的高度h，并通過

9、v計算出瞬時速度v.c根據(jù)做勻變速直線運動時紙帶上某點的瞬時速度，等于這點前后相鄰兩點間的平均速度，測算出瞬時速度v，并通過h計算出高度h.d用刻度尺測出物體下落的高度h，根據(jù)做勻變速直線運動時紙帶上某點的瞬時速度，等于這點前后相鄰兩點間的平均速度，測算出瞬時速度v.以上方案中只有一種正確，正確的是_(填入相應(yīng)的字母)解析在驗證機(jī)械能守恒定律的實驗中不能將物體下落的加速度看做g，只能把它當(dāng)做未知的定值，所以正確方案只有d項答案d圖4673如圖467所示，兩個質(zhì)量分別為m1和m2的物塊A和B，分別系在一條跨過定滑輪的軟繩兩端(m1>m2)，1、2是兩個光電門用此裝置驗證機(jī)械能守恒定律(1)

10、實驗中除了記錄物塊B通過兩光電門時的速度v1、v2外，還需要測量的物理量是_(2)用已知量和測量量寫出驗證機(jī)械能守恒的表達(dá)式_解析A、B運動過程中，若系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，則有m1ghm2gh(m1m2)(v22v12)，所以除了記錄物體B通過兩光電門時的速度v1、v2外，還需要測的物理量有：m1和m2，兩光電門之間的距離h.答案(1)A、B兩物塊的質(zhì)量m1和m2，兩光電門之間的距離h(2)(m1m2)gh(m1m2)(v22v12)圖4684某同學(xué)利用豎直上拋小球的頻閃照片驗證機(jī)械能守恒定律s閃光一次，圖468中所標(biāo)數(shù)據(jù)為實際距離，該同學(xué)通過計算得到不同時刻的速度如下表(m/s2，小球質(zhì)量m02

11、kg，結(jié)果保留三位有效數(shù)字)：時刻t2t3t4t5速度(m/s)(1)由頻閃照片上的數(shù)據(jù)計算t5時刻小球的速度v5_m/s.(2)從t2到t5時間內(nèi)，重力勢能增量Ep_J，動能減少量Ek_J.(3)在誤差允許的范圍內(nèi)，若Ep與Ek近似相等，從而驗證了機(jī)械能守恒定律由上述計算得Ep_Ek(選填“>”“<”或“”)，造成這種結(jié)果的主要原因是_解析(1)由v5m/s(2)從t2到t5時間內(nèi)，Epmgh××()×102J，Ekm(v22v52)××(22) J(3)由于空氣阻力的存在，故EP<Ek答案(1)(2)(3)<存在空氣阻力5某實驗小組在做“驗證機(jī)械能守恒定律”實驗中，提出了如圖469所示的甲、乙兩種方案：甲方案為用自由落體運動進(jìn)行實驗，乙方案為用小車在斜面上下滑進(jìn)行實驗圖469圖4610(1)組內(nèi)同學(xué)對兩種方案進(jìn)行了深入的討論分析，最終確定了一個大家認(rèn)為誤差相對較小的方案，你認(rèn)為該小組選擇的方案是_，理由是_(2)若該小組采用圖甲的裝置打出了一條紙帶如圖丙所示，s，