2014届高考物理一轮复习 验证机械能守恒定律教学案.docVIP

验证机械能守恒定律 一．考点整理 实验过程 1．实验原理：通过实验，求出做自由落体运动物体的重力势能的减少量和相应过程动能的增加量，若二者相等，说明机械能守恒，从而验证机械能守恒定律． 2．– 5 次． ⑶ 选纸带：分别两种情况 ① 用mvn2 =mghn验证时，应选点迹清晰，且尽量在同一条直线上；② 用mvA2–mvA2 =mgΔh验证时，由于重力势能的相对性，处理纸带时，选择适当的点为基准点，只要后面的点迹清晰就可选用． 5．实验结论：在误差允许的范围内，自由落体过程机械能守恒． 6．误差分析由于重物和纸带下落过程中要克服阻力做功．故动能的增加量ΔEkmvn2必定势能的减少量ΔEpmghn，改进办法是调整器材的安装，尽可能地减小阻力是测下落距离时都从点量起，一次将各打点对应下落高度测量完，二是多测几次取平均值注意事项打点计时器要竖直：安装打点计时器时要架稳，使其两限位孔在同一内以减少摩擦阻力重物密度要大：重物应选用质量大、体积小、密度大的材料一先一后：应先，让打点计时器正常工作，后让重物下落测长度，算速度：某时刻的瞬时速度的计算应用vn– dn–1)/2T，不能用vn或vngt来计算 思维启动 1．在验证机械能守恒定律的实验中有关重锤质量，下列说法中正确的是A．应选用密度和质量较大的重锤，使重锤和纸带所受的重力远大于它们所受的阻力 B．应选用质量较小的重锤，使重锤的惯性小一些，下落时更接近于自由落体运动 C．不需要称量锤的质量 D．必须称量重锤的质量，而且要估读到0.01g 2．某同学利用透明直尺和光电计时器来验证机械能守恒定律，实验的简易示意图如图所示，当有不透光物体从光电门间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间．所用的XDS—007光电门传感器可测的最短时间为0. 01ms.将挡光效果好、宽度为d3.8×10－3m的黑色磁带贴在透明直尺上，从一定高度由静止释放，并使其竖直通过光电门．某同学测得各段黑色磁带通过光电门的时间Δti与图中所示的高度差Δhi并对部分数据进行处理，结果如下表所示．取g9. 8m/s2，注：表格中M为直尺质量 次数 Δti/10－3svi = /m·s－1ΔEki= Mv– Mv Δhi /m MgΔhi 1 1.21 3.14 2 1.15 3.30 0.52M 0.06 0.58M 3 1.00 3.78 2.29M 0.23 2.25M 4 0.95 4.00 3.17M 0.32 3.14M 5 0.90 0.41 ⑴ 从表格中数据可知，直尺上磁带通过光电门的瞬时速度是利用vi = d/ti求出的，请你简要分析该同学这样做的理由是．请将表格中数据填写完整．通过实验得出的结论是 ． 根据该实验请你判断下列ΔEk – Δh图象中正确的是 典型问题 〖考点实验器材的选择及误差分析 【例1】做“验证机械能守恒定律”实验，完成下列问题： 从下列器材中选出实验时所用的器材填写编号______________ A．打点计时器包括纸带B．重锤　C．天平　D．毫米刻度尺　E．秒表　F．运动小车打点计时器的安装要求________；开始打点计时的时候，应先________，然后________．计算时对所选用的纸带要求是 ．实验中产生系统误差的主要原因是________，使重锤获得的动能往往________．为减小误差，悬挂在纸带下的重锤应选择______________________． 【变式跟踪1】用如图甲所示的装置“验证机械能守恒定律”．下列物理量需要测量的是________，通过计算得到的是________填写代号A．重锤质量B．重力加速度C．重锤下落的高度D．与下落高度对应的重锤的瞬时速度 设重锤质量为m、打点计时器的打点周期为T、重力加速度为g图乙是实验得到的一条纸带，A、B、C、D、E为相邻的连续点．根据测得的x1、x2、x3、x4写出重锤由B点到D点势能减少量的表达式________，动能增量的表达式________．由于重锤下落时要克服阻力做功，所以该实验的动能增量总是________填“大于”、“等于”或“小于”重力势能的减少量． 考点实验数据的处理及分析【例】用如图甲所示实验装置验证m1、m组成的系统机械能守恒．M从高处由静止开始下落，m1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律．图乙给出的是实验中获取的一条纸带：0是打下的第一个点，每相邻两个计数点间还有4个点图中未标出，计数点间的距离如图乙所示．已知m150 g、m= 150 g，则g取10 m/s2，结果保留两位有效数字⑴ 在纸带上打下计数点5时的速度v5________ m/s；在打点0～5过程中系统动能的增加量ΔEk＝________ J