高中物理第四章机械能和能源5验证机械能守恒定律课件粤教粤教高中物理课件

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热点一 实验原理的考查
【典例1】(2018·广州高一检测)为进行“验证机械能守恒定 律”的实验,有下列器材可供选择: A.铁架台 B.打点计时器 C.复写纸 D.纸带 E.低压(dīyā)交流电源 F.天平 G.秒表 H.导线
I.电键 K.米尺 世纪金榜导学号86326079
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第五节 验证(yànzhèng)机械能守恒定律
第一页，ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ三十页。
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【实验(shíyàn)过程】 一、实验步骤 1.安装置:按图将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架
台上,接好电路。
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2.打纸带:将纸带的一端用夹子(jiā zi)固定在重物上,另一端穿过 打点计时器的限位孔,用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时 器的地方。先接通电源,后松开纸带,让重物带着纸带自由下落。
减小摩擦阻力。
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②应选用质量和密度较大的重物,增大重力可使阻力(zǔlì)的影响
相对减小,增大密度可以减小体积,使空气阻力减小。
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(2)纸带选取。
①以第一个点为起点时,要验证的是
1 2
m =vmn 2 ghn,必
须保证纸带上的第一个点为重物静止释放(shìfàng)时打的点,所
重锤的机械能守恒
(3)C
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内容(nèiróng)总结
第五节。从起始点到第n个计数点,重力势能减少量为mghn,动能。从A点到B点,重力势能减少量为mghA-mghB,
No 动能增加量。①安装打点计时器时,必须使两个限位孔的中线严格竖直,以减小摩擦阻力。相邻(xiānɡ lín)计数点的时
2
2
个点的距离h为横轴,根据实验数据绘出 v2-h1 图线。
若在误差许可的范围内图象(tú xiànɡ)是一条过2原点且斜率为g的
直线,则验证了机械能守恒定律。
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【误差分析】 (1)在进行长度测量时,测量及读数不准造成误差。
(2)重物下落要克服阻力做功,部分机械能转化成内能,下落高
___m/s(保留两位有效数字)。
b.从点O到打下计数点B的过程(guòchéng)中,物体重力势能的减少 量ΔEp=________J,动能的增加量ΔEk=________J(保留两位有效
数字)。
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【解析】(1)要验证mgh= 1 mv2,即gh= 1 v2,不需测量m,
2
2
不需要用天平, h用刻度尺测量,不需要秒表,另外还缺
的高度h1、h2、h3…
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二、数据处理
1.计算各点对应的瞬时速度:记下第1个点的位置(wèi zhi)O,在
纸带上从离O点适当距离开始选取几个计数点1、2、
3…并测量出各计数点到O 点的距离h1、h2、h3…再根 据公式vn= hn1,计 h算n1出1、2、3、4、…n 点的瞬 时速度v1、v2、2vT3、v4…vn。
2
守恒定律成立,只需验证 v1 2=gh即可。若以 为v 纵2 坐标(zuòbiāo),h为横坐标,则图2象是过原点且斜率为g2 的直线,故
选项C正确。
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答案:(1)打第一个点时重锤的初速度为零 2 mm
(2)0.58 m/s 0.168 J 0.172 J 在误差(wùchā)允许的范围内,
以前两个点的间距为h= g1t2= ×101×(0.02)2 m=
2 mm。
2
2
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②以下落中某点为起点时,要验证的是
12mvm2 12mvn2
=mghmn,这时选择纸带不需要(xūyào)满足两点间距为2 mm。
(3)计算速度时不能用v=gt或v= ,否则2 g 就h 犯了用
机械能守恒定律去验证机械能守恒的错误。
2T 20.02
动重能 力为势E能k2减J=12少m0(.jvi1ǎ2Bn6sh8ǎoJ)量,12重为锤Δ的Ep=mghB=1×9.8×17.6×10-3 J
=0.172 J。因此在误差允许的范围内,重锤的机械能守
恒。
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(3)由机械能守恒定律可知,mgh= m1 v2,即验证机械能
间间隔为0.02 s,长度单位是cm,g取。______________,为达到此目的,所选择的纸带第1、。(3)根据纸带算出相关各点 的速度v,下落距离h,则以。(3)C
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更换纸带重复做3～5次实验。
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3.选纸带:选取(xuǎnqǔ)点迹较为清晰且有两点间的距离约为 2 mm的纸带,把纸带上打出的两点间的距离为2 mm的第一 个点作为起始点,记作O,在距离O点较远处再依次选出计数点 1、2、3… 4.测距离:用刻度尺测出O点到1、2、3…的距离,即为对应下落
从A点到B点,重力势能减少量为mghA-mghB,动能增加量
为 12mv2B12mv2,计A 算ghAB和
1 2
v2B
12,如v2果A 在实验
误差允许的范围内ghAB=
律得到验证。
1 2
v2,B则机12 v械2A能守恒定
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方法(fāngfǎ)三:图象法。
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计算各计数点 v1 2,以 v21为纵轴,以各计数点到第一
少重锤。
(2)能用器材直接测量的量有重锤下落高度(gāodù)h,再经计算
可测量得到对应h的速度大小。
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(3)vB=
hOC ≈h0O.A97 2T
m/s,ΔEp=mghOB≈0.48
J,
ΔEk=
1 2
m≈v 02B .47
J。
答案(dá àn):(1)F、G 重锤 (2)C D
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(3)质量m=1 kg的重锤自由下落,在纸带上打出一系 列的点如图所示,O为第一个点,A、B、C为相邻的点, 相邻计数点的时间(shíjiān)间隔为0.02 s,长度单位是cm,g取 9.8 m/s2,求:
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a.打点计时器打下计数点B时,物体的速度vB=_____
(1)上述器材不必要的是________(只填字母代号),缺少的器 材是________。 (2)实验中下列物理量中需要(xūyào)直接测量的量有________, 通过计算可得到的量有________(填字母序号)。 A.重锤质量 B.重力加速度
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C.重锤下落的高度
D.与下落高度相应(xiāngyīng)的重锤的瞬时速度
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(2)若实验中所用重锤的质量m=1 kg,打点(dǎ diɑn)纸带如图所示, 打点时间间隔为0.02 s,则记录B点时,重锤的速度vB=________, 重锤的动能Ek=________,从开始下落起至B点重锤的重力势能
减少量是________,由此可得出的结论是
_____________________________________。
度越大,机械能损失越多,所以实验数据出现了各计数点对应 的机械能依次略有(lüè yǒu)减小的现象。 (3)由于交流电的周期不稳定,造成打点时间间隔变化而产生 误差。
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【注意事项】 (1)应尽可能控制实验满足机械能守恒的条件(tiáojiàn),这就要求
尽量减小各种阻力的影响,采取的措施有: ①安装打点计时器时,必须使两个限位孔的中线严格竖直,以
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2.机械能守恒验证:
方法一:利用起始点和第n点。
从起始点到第n个计数点,重力势能减少量为mghn,动能
增加量为 1 m v
2
许的范围内ghn=
2
n
,计,则12 v算机2 n g械hn能和守恒12 定v 2 律n ,如得果到(rú验guǒ证)在。实验误差允
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方法(fāngfǎ)二:任取两点A、B。
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(3)根据纸带算出相关各点的速度(sùdù)v,下落距离h,则以 v 2 为纵轴,以h为横轴画出的图象应是 ( )
2
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【解析】(1)重锤从静止开始自由下落时,在0.02 s内
的位移应为h= 1 gt22 m≈12 mm。
2
2
(2)vB= sAC＝(31.0m7.8/)s=100.358 m/s,此时重锤的
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热点二 实验数据的处理 【典例2】(2018·中山高一检测)用落体法验证机械能 守恒定律的实验中: 世纪金榜导学号86326080 (1)运用公式 1 mv2=mgh对实验条件的要求是______ _____________2_,为达到此目的(mùdì),所选择的纸带第1、 第2两点间的距离应接近________。