第19講 實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 能量守恒定律高中復(fù)習(xí)匯總

第十九講實(shí)驗(yàn):驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律能量守恒定律測(cè)試內(nèi)容測(cè)試要求考情分析探究、實(shí)驗(yàn):用電火花計(jì)時(shí)器(或電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律a★★★★★能量守恒定律A★★★機(jī)械能守恒條件是指系統(tǒng)中只有重力或彈力做功?如果系統(tǒng)外力與重力相比……一一……時(shí),也可以認(rèn)為近似守恒.電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作電壓為交流V,電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作電壓為交流,當(dāng)交流電源的頻率為50Hz時(shí)，計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期均為s.能量守恒定律：能量既不會(huì)，也不會(huì)…,它只能從或者，在，能量的總量保持不變.1.驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中,重錘拖著紙帶自由下落,通過(guò)對(duì)紙帶的測(cè)量獲取數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證.實(shí)驗(yàn)中的幾點(diǎn)說(shuō)明：要先接通電源后再松開紙帶.選取第一、二兩點(diǎn)間距離接近2mm,并且點(diǎn)跡清晰的紙帶進(jìn)行測(cè)量.為減小誤差，重錘要選重一些的好.選取某個(gè)點(diǎn)，用刻度尺測(cè)量第一個(gè)點(diǎn)到該點(diǎn)的距離h,測(cè)量該點(diǎn)的前后兩點(diǎn)間的距離xn+x＋x1xn+1,計(jì)算該點(diǎn)時(shí)的速度vn-n2Tn+1；比較gh與卜2是否近似相等，若是，則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒.2.誤差分析系統(tǒng)誤差：本實(shí)驗(yàn)中，誤差的主要來(lái)源是紙帶摩擦和空氣阻力.由于重物及紙帶在下落中要不斷地克服阻力做功，因此物體動(dòng)能的增加量必然稍小于重力勢(shì)能的減少量.減小系統(tǒng)誤差的方法包括可以選用密度大、體積小的實(shí)心重物，重物下落前紙帶應(yīng)保持豎直，選用電火花計(jì)時(shí)器等.偶然誤差：測(cè)量長(zhǎng)度會(huì)造成誤差.減少辦法一是測(cè)距離時(shí)都應(yīng)從起點(diǎn)量起，下落高度h適當(dāng)大些(過(guò)小,h不易測(cè)準(zhǔn)確；過(guò)大，阻力影響造成的誤差大)，二是多測(cè)幾次取平均值.能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一，任何情況下都成立.熱能和光能散發(fā)到周圍環(huán)境中去，變?yōu)榄h(huán)境內(nèi)能，我們無(wú)法收集起來(lái)重新利用，這種現(xiàn)象叫做能量的耗散.能量耗散表明，在能源的利用過(guò)程中，即在能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程中，能量在數(shù)量上并未減少，但在可利用的品質(zhì)上降低了，從便于利用變?yōu)椴槐阌诶昧?【例1】(2020屆蘇州學(xué)業(yè)水平模擬)在離地面高為h處豎直上拋一質(zhì)量為m的物塊，拋出時(shí)的速度為V0,落到地面時(shí)速度為V,用g表示重力加速度，則在此過(guò)程中物塊克服空氣阻力所做的功等于()

1111A.mgh—?mv2—?mv2B.—mgh—?mv2—?mv2,11「11C.mgh十2mv0一2mv2D.mgh+2mv2—2mvg筆記:TOC\o"1-5"\h\z【例2】(2020屆揚(yáng)州學(xué)業(yè)水平模擬)如圖所示,彈簧的一端固定在墻上,另一端與放在光滑水平面上的物體連接,在力F作用下物體處于靜止?fàn)顟B(tài)．當(dāng)撤去力F后,物體將向右運(yùn)動(dòng),在物體向右運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,下列說(shuō)法中正確的是()彈簧的彈性勢(shì)能先減少后增加彳彈簧的彈性勢(shì)能一直減少5一物體的動(dòng)能逐漸增大［便卿R二L物體的機(jī)械能不變筆記:L【例3】(2020屆蘇州學(xué)業(yè)水平模擬)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)L驗(yàn)裝置如圖所示.關(guān)于該實(shí)驗(yàn),下列說(shuō)法中正確的是需用天平測(cè)出重物的質(zhì)量必須用秒表測(cè)出重物下落的時(shí)間釋放紙帶前，手捏住紙帶上端并使紙帶處于豎直方向釋放紙帶前,重物應(yīng)遠(yuǎn)離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器下圖為一條符合實(shí)驗(yàn)要求的紙帶,O點(diǎn)為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第一個(gè)點(diǎn).分別測(cè)出若干連續(xù)點(diǎn)A、B、C、…與O點(diǎn)之間的距離h「h2、h3、…,已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為T,重力加速度為g,若重物質(zhì)量為m,則在O到B的過(guò)程中，重物增加的動(dòng)能為⑶實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)重物增加的動(dòng)能略小于減少的重力勢(shì)能,其主要原因是重物的質(zhì)量過(guò)大B.重物的體積過(guò)小C.重物下落的距離過(guò)小D.重物及紙帶在下落時(shí)受到阻力筆記:【例4】(2019屆鎮(zhèn)江學(xué)業(yè)水平模擬)在做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)時(shí),某同學(xué)選擇一條圖甲所示的紙帶，以O(shè)為起點(diǎn)，從A點(diǎn)開始選取紙帶上連續(xù)點(diǎn)ABC、…,測(cè)出O到ABC、…的距離分別為h「h2、h3、…,所用交流電源的頻率為f.

（1）為減少阻力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響,下列操作不可行的是….下落的重物選用鐵質(zhì)重錘安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí),應(yīng)使兩限位孔在同一豎直線上釋放紙帶前,手應(yīng)提住紙帶上端并使紙帶保持豎直重錘下落中,手始終提住紙帶上端,保持紙帶豎直⑵打B點(diǎn)時(shí)，重錘的速度vB=（3）該同學(xué)用實(shí)驗(yàn)測(cè)得數(shù)據(jù)畫出的V2h圖象如圖乙所示?圖線不過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的原因是筆記:1.崔牛先生向客戶推介他設(shè)計(jì)的“超級(jí)推進(jìn)器”,該推進(jìn)器由超導(dǎo)體、激光器、制冷劑以及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成,其神奇之處在于能通過(guò)自身的循環(huán)工作,源源不斷地獲得動(dòng)力,而不需要消耗任何能源．事實(shí)上,這是不可能實(shí)現(xiàn)的,因?yàn)樗脑O(shè)計(jì)違反了（）質(zhì)量守恒定律B.電荷守恒定律C.機(jī)械能守恒定律D.能量守恒定律2.（2019屆鎮(zhèn)江學(xué)業(yè)水平模擬）有一種大型游戲機(jī)叫“跳樓機(jī)”,參加游戲的游客被安全帶固定在座椅上，先由電動(dòng)機(jī)將游客勻速提升到某一高度，然后由靜止釋放則在游客被勻速提升的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（）合力對(duì)游客做正功重力對(duì)游客做正功游客的機(jī)械能增大D.游客的機(jī)械能減小3.（2016年江蘇省普通高中學(xué)業(yè)水平測(cè)試）在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，下列釋放紙4.（2019屆徐州學(xué)業(yè)水平模擬）在利用自由落體“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法8.（2020屆揚(yáng)州學(xué)業(yè)水平模擬）如圖所示為“用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)裝8.（2020屆揚(yáng)州學(xué)業(yè)水平模擬）如圖所示為“用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)裝正確的是（）實(shí)驗(yàn)中可以不用天平測(cè)出重物的質(zhì)量實(shí)驗(yàn)時(shí)接通電源和釋放紙帶應(yīng)同時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)中選用重物的體積越大,實(shí)驗(yàn)誤差一定越小實(shí)驗(yàn)中把秒表測(cè)得的時(shí)間代入v=gt，計(jì)算重錘的速度5.（2020屆無(wú)錫學(xué)業(yè)水平模擬）“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示?關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法不正確的是（）重物應(yīng)選用質(zhì)量較大的物體兩個(gè)限位孔應(yīng)在同一豎直線上打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接低壓交流電源應(yīng)先釋放紙帶，后接通電源6.（2020屆連云港學(xué)業(yè)水平模擬）圖示為某同學(xué)做驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)的裝置.實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，重錘重力勢(shì)能的減少量總略大于動(dòng)能的增加量,其主要原因是（）重錘的密度過(guò)大電源的電壓不穩(wěn)定沒(méi)有采用多次實(shí)驗(yàn)取平均值D.存在空氣阻力和紙帶與限位孔之間的摩擦阻力7.（2020屆無(wú)錫學(xué)業(yè)水平模擬）如圖所示，小朋友在彈性較好的蹦床上跳躍翻騰，盡情嬉耍在小朋友接觸床面向下運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是（）A.蹦床對(duì)小朋友的彈力一直做負(fù)功小朋友所受合力一直增大小朋友的重力勢(shì)能先增大后減小小朋友對(duì)蹦床的力小于蹦床對(duì)小朋友的彈力（1）關(guān)于本實(shí)驗(yàn),下列說(shuō)法中正確的是A.必須用秒表測(cè)出重物下落的時(shí)間打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)連接直流電源驗(yàn)證時(shí),必須測(cè)量重錘的質(zhì)量或重力選擇質(zhì)量較大、體積較小的重錘可以減小實(shí)驗(yàn)誤差(2)若已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源頻率為50Hz,當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=9.80m/s2,重物質(zhì)量為0.2kg.實(shí)驗(yàn)中得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶如圖所示，打P點(diǎn)時(shí)，重物的速度為零,AB、C為另外3個(gè)連續(xù)點(diǎn)?根據(jù)圖中的數(shù)據(jù)可知重物由P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中，重力勢(shì)能減少量SE=J-甲位：cm(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)"甲位：cm由于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器兩限位孔不在同一豎直線上,使紙帶通過(guò)時(shí)受到的阻力較大,這樣會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果mgh(選填“<”或“>”)2mv2.9.(2020屆鹽城學(xué)業(yè)水平模擬)在“用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)打出了一條紙帶?已知實(shí)驗(yàn)中使用的電源頻率是50Hz,他按打點(diǎn)的先后順序，從比較清晰的點(diǎn)起，每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，分別標(biāo)為O、A、B、C、D,如圖所示，則：相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為s.打C點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度大小為m/s.(結(jié)果保留兩位小數(shù))在實(shí)際測(cè)量中，從O點(diǎn)到C點(diǎn)的過(guò)程中重物減少的重力勢(shì)能通常會(huì)(選填“小于”“大于”或“等于”)增加的動(dòng)能.第十九講實(shí)驗(yàn):驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律

能量守恒定律【知識(shí)掃描】1.很小2.2206V以下0.023.憑空產(chǎn)生憑空消失一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中【典例透析】112【例1】C解析:根據(jù)能量守恒定律或者動(dòng)能定理有mgh+Wf=2mv2—2mvO,解得Wf=—112mgh+2mv2—2mv0,因題干要求“克服空氣阻力所做的功”，所以C正確.【例2】A解析:在力F作用下物體處于靜止?fàn)顟B(tài)．當(dāng)撤去力F后,形變量先變小后變大,所以彈性勢(shì)能先減小后變大,物體的動(dòng)能先增大后減小,彈簧和物體系統(tǒng)機(jī)械能守恒,但是對(duì)于物體來(lái)說(shuō),機(jī)械能改變,所以A正確.m(h3—h1)2【例3】(1)C(2)8T2(3)D解析:(1)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)不需用天平測(cè)出重物的質(zhì)量,只要比較1gh和2v2是否相等就好，所以A錯(cuò)誤；打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就是計(jì)時(shí)工具,B錯(cuò)誤；釋放紙帶前，手捏住紙帶上端并使紙帶處于豎直方向，減少阻力，讓物體自由下落,C正確；釋放紙帶前，重物應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,D錯(cuò)誤.h3—h112B的速度大小vB=2T，所以重物在O到B的過(guò)程中，重物增加的動(dòng)能為ZEk=2mvB=m(h3—h1)28T2.實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)重物增加的動(dòng)能略小于減少的重力勢(shì)能，主要原因是一部分能量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，即重物及紙帶在下落時(shí)受到阻力，D正確.h3—h1【例4】(1)D(2)