人教版高中物理必修第二册精品课件 第8章 机械能守恒定律 分层作业27 实验 验证机械能守恒定律.ppt

123451.某学习小组使用手机拍摄视频探究自由下落的小球机械能是否守恒,实验装置如图甲所示。将一质量为2g的小球从一固定的毫米刻度尺旁边由静止释放,用手机录制小球自由下落的视频,然后用相应的软件处理得到分帧图片,由图中信息即可探究小球下落过程中机械能是否守恒。图乙为小球下落过程中三幅连续相邻的分帧图片Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,相邻两幅分帧图片之间的时间间隔为0.02s。当地的重力加速度大小g取9.80m/s2。12345(1)分帧图片Ⅱ中小球的瞬时速度约为m/s;(结果保留两位有效数字)?(2)从分帧图片Ⅰ到分帧图片Ⅱ过程中小球重力势能变化量的大小为J,再根据数据计算出分帧图片Ⅰ到分帧图片Ⅱ过程中小球动能的变化量,对比分析即可推断自由下落的小球机械能是否守恒;(结果保留两位有效数字)?(3)该小组又想到用图像探究自由下落的小球机械能是否守恒的方法,利用多帧图片测算其对应的速度v和下落的高度h,绘制出v2-h图像(图像为过原点的直线),若图像的斜率为(用重力加速度g表示),则可证明小球下落过程中机械能守恒。?1.44.9×10-42g12345(2)从分帧图片Ⅰ到分帧图片Ⅱ过程中小球重力势能变化量的大小为ΔEp=mgΔh=2×10-3×10×(8.25-5.80)×10-2J=4.9×10-4J。(3)根据运动学公式有v2=2gh若图像的斜率为2g,则可证明小球下落过程中机械能守恒。123452.某实验小组利用气垫导轨做验证机械能守恒定律的实验,实验装置如图所示。主要实验步骤如下:Ⅰ.将气垫导轨放在水平桌面上,将导轨调至水平;Ⅱ.测出遮光条的宽度d;Ⅲ.将滑块移至图示位置,释放滑块,记录遮光条通过光电门的挡光时间Δt;Ⅳ.用天平称出钩码质量m,滑块及遮光条总质量m0。12345已知重力加速度大小为g,请回答下列问题:(1)滑块经过光电门时的瞬时速度大小为;?(2)实验中还需要测量的物理量有(注明物理量并用相应的字母表示);?(3)在实验误差允许的范围内等式成立,则钩码和滑块组成的系统机械能守恒(用测量的物理量符号表示);?(4)该实验产生系统误差的主要原因有______________________________??。?滑块释放位置到光电门的距离L钩码和滑块运动过程中受到空气阻力影响12345解析(1)由于d和Δt都较小,所以滑块经过光电门时的瞬时速度可以用遮光时间内的平均速度来近似代替,即;(2)在钩码质量m和滑块及遮光条质量m0已知的情况下,通过上式可以求得系统动能的增加量,若要验证机械能守恒,还需知道系统重力势能的减少量,即需要知道钩码下落的高度,而这一高度等于滑块释放位置到光电门的距离L,可通过导轨上标尺直接测量;(3)在误差允许范围内,若钩码和滑块组成的系统机械能守恒,则相应物理(4)该实验产生系统误差的主要原因是钩码和滑块运动过程中受到空气阻力影响。123453.图甲是用“落体法”验证机械能守恒定律的实验装置。(g取10m/s2)甲12345(1)选出一条点迹清晰的纸带如图乙所示,其中O点为打点计时器打下的第一个点,A、B、C为三个计数点,打点计时器通以频率为50Hz的交变电流。用分度值为1mm的刻度尺测得lOA=12.41cm,lOB=18.90cm,lOC=27.06cm,在计数点A和B、B和C之间还各有一个点,重锤的质量为1.00kg。根据以上数据可以算出,当打点计时器打B点时重锤的重力势能比开始下落时减少了J;此时重锤的速度vB=m/s,此时重锤的动能比开始下落时增加了J。(结果均保留三位有效数字)?乙1.891.831.6712345(2)某同学利用他自己实验时打出的纸带,测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h,算出了各计数点对应的速度v,然后以h为横轴、以为纵轴作出了如图丙所示的图线,图线的斜率近似等于。(单位为国际单位制单位,填序号)?A.20.0B.10.0C.5.0(3)图丙所示图线未过原点O的原因可能是___________________________。?丙B先释放了纸带,然后才接通打点计时器的电源12345(3)由图线可知,h=0时,重锤的速度不等于零,原因可能是该同学做实验时先释放了纸