2018高考物理一轮总复习第五章机械能及其守恒定律实验6验证机械能守恒定律课件

合集下载

高中物理(人教)一轮复习课件:第五章 能量和动量 实验六 验证机械能守恒定律

高中物理(人教)一轮复习课件:第五章 能量和动量 实验六 验证机械能守恒定律

(2)利用12v2-h 图线处理数据,物体自由下落过程中机械能守 恒,mgh=12mv2,即12v2=gh,所以以12v2 为纵轴,以 h 为 横轴,画出的图线应是过原点的倾斜直线。那么12v2-h 图线 的斜率就等于重力加速度 g。 答案:(1)BCD (2)过原点的倾斜直线 重力加速度
2. (2016·北京高考)利用如图甲装置做“验证机
A.交流电源
B.刻度尺
C.天平(含砝码)
(3)实验中,先接通电源,再释放重物,得到图乙所示的一条 纸带。在纸带上选取三个连续打出的点 A、B、C,测得它们 到起始点 O 的距离分别为 hA、hB、hC。已知当地重力加速度 为 g,打点计时器打点的周期为 T。设重物的质量为 m。从打 O 点到打 B 点的过程中,重物的重力势能变化量 ΔEp= ____________,动能变化量 ΔEk=__________。
4.(2017·淮安月考)用自由落体验证机械能守恒定律,器材 安装如图甲。
(1)请指出图甲中的错误及不妥之处(至少写出两处): ①_____________________________________________; ②___________________________________________。
实验六 验证机械能守恒定律
一、实验目的 验证机械能守恒定律。
二、实验器材 铁架台(含铁夹)、打点计时器 、学生电源(交流 4~6 V)、
纸带(数条)、复写纸、导线、毫米刻度尺、 重物 (带纸带夹)。
突破点(一) 实验原理与操作
[典例 1] 在利用自由落体运动验证机械能守恒定律的 实验中,电源的频率为 50 Hz,依次打出的点为 0,1,2,3,4,…, n。则:
(2)在验证机械能守恒定律的实验中,若以12v2 为纵轴,以 h 为 横轴,根据实验数据绘出12v2-h 的图像应是________才能验证 机械能守恒定律。12v2-h 图像的斜率等于________的数值。

高考物理一轮复习 第5章 机械能及其守恒律 第4节 功能关系 能量守恒律

高考物理一轮复习 第5章 机械能及其守恒律 第4节 功能关系 能量守恒律

取夺市安慰阳光实验学校第4节功能关系能量守恒定律知识点1 功能关系1.内容(1)功是能量转化的量度,即做了多少功就有多少能量发生了转化.(2)做功的过程一定伴随着能量的转化,而且能量的转化必须通过做功来实现.2.做功对应变化的能量形式(1)合外力的功等于物体的动能的变化.(2)重力做功等于物体重力势能的变化.(3)弹簧弹力做功等于弹性势能的变化.(4)除重力和系统内弹力以外的力做功等于物体机械能的变化.知识点2 能量守恒定律1.内容能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到另一个物体,在转化和转移的过程中,能量的总量保持不变.2.适用范围能量守恒定律是贯穿物理学的基本规律,是各种自然现象中普遍适应的一条规律.3.表达式(1)E初=E末,初状态各种能量的总和等于末状态各种能量的总和.(2)ΔE增=ΔE减,增加的那些能量的增加量等于减少的那些能量的减少量.1.正误判断(1)做功的过程一定会有能量转化.(√)(2)力对物体做了多少功,物体就有多少能.(×)(3)力对物体做功,物体的总能量一定增加.(×)(4)能量在转化或转移的过程中,其总量会不断减少.(×)(5)能量的转化和转移具有方向性,且现在可利用的能源有限,故必须节约能源.(√)(6)滑动摩擦力做功时,一定会引起能量的转化.(√)2.[功能关系的理解]自然现象中蕴藏着许多物理知识,如图5­4­1所示为一个盛水袋,某人从侧面缓慢推袋壁使它变形,则水的势能( )图5­4­1A.增大B.变小C.不变D.不能确定A[人缓慢推水袋,对水袋做正功,由功能关系可知,水的重力势能一定增加,A正确.]3.[摩擦生热的理解]如图5­4­2所示,木块A放在木板B的左端上方,用水平恒力F将A拉到B的右端,第一次将B固定在地面上,F做功W1,生热Q1;第二次让B在光滑水平面可自由滑动,F做功W2,生热Q2,则下列关系中正确的是( )【:92492233】图5­4­2A. W1<W2,Q1=Q2B.W1=W2,Q1=Q2C.W1<W2,Q1<Q2D.W1=W2,Q1<Q2A[设木板B长s,木块A从木板B左端滑到右端克服摩擦力所做的功W =F f s,因为木板B不固定时木块A的位移要比木板B固定时长,所以W1<W2;摩擦产生的热量Q=F f l相对,两次都从木块B左端滑到右端,相对位移相等,所以Q1=Q2,故选A.]4.[几种常见的功能关系应用](多选)悬崖跳水是一项极具挑战性的极限运动,需要运动员具有非凡的胆量和过硬的技术.跳水运动员进入水中后受到水的阻力而做减速运动,设质量为m的运动员刚入水时的速度为v,水对他的阻力大小恒为F,那么在他减速下降深度为h的过程中,下列说法正确的是(g为当地的重力加速度)( )A.他的动能减少了(F-mg)hB.他的重力势能减少了mgh -12mv2C.他的机械能减少了FhD.他的机械能减少了mghAC[合力做的功等于动能的变化,合力做的功为(F-mg)h,A正确;重力做的功等于重力势能的变化,故重力势能减小了mgh,B错误;重力以外的力做的功等于机械能的变化,故机械能减少了Fh,C正确,D错误.]对功能关系的理解及应用1(1)做功的过程是能量转化的过程.不同形式的能量发生相互转化是通过做功来实现的.(2)功是能量转化的量度,功和能的关系,一是体现在不同的力做功,对应不同形式的能转化,具有一一对应关系,二是做功的多少与能量转化的多少在数量上相等.2.几种常见功能关系的对比各种力做功对应能的变化定量关系合力的功动能变化合力对物体做功等于物体动能的增量W合=E k2-E k1重力的功重力势能变化重力做正功,重力势能减少,重力做负功,重力势能增加,且W G=-ΔE p=E p1-E p2弹簧弹力的功弹性势能变化弹力做正功,弹性势能减少,弹力做负功,弹性1.(多选)(2017·枣庄模拟)如图5­4­3所示,取一块长为L的表面粗糙的木板,第一次将其左端垫高,让一小物块从板左端的A点以初速度v0沿板下滑,滑到板右端的B点时速度为v1;第二次保持板右端位置不变,将板放置水平,让同样的小物块从A点正下方的C点也以初速度v0向右滑动,滑到B点时的速度为v2.下列说法正确的是( )图5­4­3A.v1一定大于v0B.v1一定大于v2C.第一次的加速度可能比第二次的加速度小D.两个过程中物体损失的机械能相同BCD[物块向下滑动的过程中受到重力、支持力和摩擦力的作用,若重力向下的分力大于摩擦力,则物块做加速运动,若重力向下的分力小于摩擦力,则物块做减速运动.故A错误;斜面的倾角为θ时,物块受到滑动摩擦力:f1=μmg cos θ,物块克服摩擦力做功W1=f1L=μmg cos θ·L.板水平时物块克服摩擦力做功:W2=μmg·L cos θ=W1.两次克服摩擦力做的功相等,所以两个过程中物体损失的机械能相同;第一次有重力做正功.所以由动能定理可知第一次的动能一定比第二次的动能大,v1一定大于v2,故B、D正确.物块向下滑动的过程中受到重力、支持力和摩擦力的作用,若重力向下的分力大于摩擦力,则:a1=mg sin θ-fm,板水平时运动的过程中a2=fm,所以第一次的加速度可能比第二次的加速度小,故C正确.]2.(多选)(2017·青岛模拟)如图5­4­4所示,一根原长为L的轻弹簧,下端固定在水平地面上,一个质量为m的小球,在弹簧的正上方从距地面高度为H处由静止下落压缩弹簧.若弹簧的最大压缩量为x,小球下落过程受到的空气阻力恒为F f,则小球从开始下落至最低点的过程( )【:92492234】图5­4­4A.小球动能的增量为零B.小球重力势能的增量为mg(H+x-L)C.弹簧弹性势能的增量为(mg-F f)(H+x-L)D.系统机械能减小F f HAC[小球下落的整个过程中,开始时速度为零,结束时速度也为零,所以小球动能的增量为0,故A正确;小球下落的整个过程中,重力做功W G=mgh=mg(H+x-L),根据重力做功量度重力势能的变化W G=-ΔE p得:小球重力势能的增量为-mg(H+x-L),故B错误;根据动能定理得:W G+W f+W弹=0-0=0,所以W弹=-(mg-F f)(H+x-L),根据弹簧弹力做功量度弹性势能的变化W弹=-ΔE p得:弹簧弹性势能的增量为(mg-F f)(H+x-L),故C正确;系统机械能的减少等于重力、弹力以外的力做的功,所以小球从开始下落至最低点的过程,克服阻力做的功为:F f(H+x-L),所以系统机械能减小为:F f(H+x-L),故D 错误.]功能关系的应用技巧1.在应用功能关系解决具体问题的过程中,若只涉及动能的变化用动能定理分析,W总=ΔE k.2.只涉及重力势能的变化用重力做功与重力势能变化的关系分析,即W G =-ΔE p.3.只涉及机械能变化用除重力和弹力之外的力做功与机械能变化的关系分析,即W其他=ΔE.4.只涉及电势能的变化用电场力做功与电势能变化的关系分析,即W电=-ΔE p.对能量守恒定律的理解及应用1(1)某种形式的能量减少,一定存在其他形式的能量增加,且减少量和增加量一定相等.(2)某个物体的能量减少,一定存在其他物体的能量增加,且减少量和增加量一定相等.2.能量转化问题的解题思路(1)当涉及滑动摩擦力做功,机械能不守恒时,一般应用能的转化和守恒定律.(2)解题时,首先确定初末状态,然后分析状态变化过程中哪种形式的能量减少,哪种形式的能量增加,求出减少的能量总和ΔE减和增加的能量总和ΔE 增,最后由ΔE减=ΔE增列式求解.[多维探究]●考向1 涉及弹簧的能量守恒定律问题1.如图5­4­5所示,两物块A、B通过一轻质弹簧相连,置于光滑的水平面上,开始时A和B均静止.现同时对A、B施加等大反向的水平恒力F1和F2,使两物块开始运动,运动过程中弹簧形变不超过其弹性限度.在两物块开始运动以后的整个过程中,对A、B和弹簧组成的系统,下列说法正确的是( )图5­4­5A.由于F1、F2等大反向,系统机械能守恒B.当弹簧弹力与F1、F2大小相等时,A、B两物块的动能最大C.当弹簧伸长量达到最大后,A、B两物块将保持静止状态D.在整个过程中系统机械能不断增加B[在弹簧一直拉伸的时间内,由于F1与A的速度方向均向左而做正功,F2与B的速度方向均向右而做正功,即F1、F2做的总功大于零,系统机械能不守恒,选项A错误;当弹簧对A的弹力与F1平衡时A的动能最大,此时弹簧对B的弹力也与F2平衡,B的动能也最大,选项B正确;弹簧伸长量达到最大时,两物块速度为零,弹簧弹力大于F1、F2,之后两物块将反向运动而不会保持静止状态,F1、F2对系统做负功,系统机械能减少,选项C、D均错误.]2.如图5­4­6所示,固定斜面的倾角θ=30°,物体A与斜面之间的动摩擦因数μ=32,轻弹簧下端固定在斜面底端,弹簧处于原长时上端位于C点.用一根不可伸长的轻绳通过轻质光滑的定滑轮连接物体A和B,滑轮右侧绳子与斜面平行,A的质量为2m,B的质量为m,初始时物体A到C点的距离为L.现给A、B一初速度v0>gL,使A开始沿斜面向下运动,B向上运动,物体A将弹簧压缩到最短后又恰好能弹到C点.已知重力加速度为g,不计空气阻力,整个过程中,轻绳始终处于伸直状态,求:图5­4­6(1)物体A向下运动刚到C点时的速度;(2)弹簧的最大压缩量;(3)弹簧的最大弹性势能.【:92492235】【解析】(1)A与斜面间的滑动摩擦力f=2μmg cos θ,物体从A向下运动到C点的过程中,根据能量守恒定律可得:2mgL sin θ+12·3mv20=12·3mv2+mgL+fL解得v=v20-gL.(2)从物体A接触弹簧,将弹簧压缩到最短后又恰回到C点,对系统应用动能定理-f·2x=0-12×3mv2解得x=v202g-L2.(3)弹簧从压缩到最短到恰好能弹到C点的过程中,对系统根据能量守恒定律可得:E p+mgx=2mgx sin θ+fx所以E p=fx=3mv204-3mgL4.【答案】(1)v20-gL(2)v202g-L2(3)3mv204-3mgL4●考向2 能量守恒定律与图象的综合应用3.将小球以10 m/s 的初速度从地面竖直向上抛出,取地面为零势能面,小球在上升过程中的动能E k 、重力势能E p 与上升高度h 间的关系分别如图5­4­7中两直线所示.g 取10 m/s 2,下列说法正确的是( )图5­4­7A .小球的质量为0.2 kgB .小球受到的阻力(不包括重力)大小为0.20 NC .小球动能与重力势能相等时的高度为2013 mD .小球上升到2 m 时,动能与重力势能之差为0.5 JD [在最高点,E p =mgh 得m =0.1 kg ,A 项错误;由除重力以外其他力做功E 其=ΔE 可知:-fh =E 高-E 低,E 为机械能,解得f =0.25 N ,B 项错误;设小球动能和重力势能相等时的高度为H ,此时有mgH =12mv 2,由动能定理得:-fH -mgH =12mv 2-12mv 20,解得H =209 m ,故C 项错;当上升h ′=2 m 时,由动能定理得:-fh ′-mgh ′=E k2-12mv 20,解得E k2=2.5 J ,E p2=mgh ′=2 J ,所以动能与重力势能之差为0.5 J ,故D 项正确.]摩擦力做功与能量的转化关系1.(1)从功的角度看,一对滑动摩擦力对系统做的功等于系统内能的增加量. (2)从能量的角度看,是其他形式能量的减少量等于系统内能的增加量. 2.两种摩擦力做功情况比较静摩擦力滑动摩擦力不同点能量的转化方面只有能量的转移,而没有能量的转化既有能量的转移,又有能量的转化一对摩擦力的总功方面一对静摩擦力所做功的代数和等于零一对滑动摩擦力所做功的代数和不为零,总功W =-F f ·l相对,产生的内能Q =F f ·l 相对相同点正功、负功、不做功方面两种摩擦力对物体可以做正功、负功,还可以不做功[电动机的带动下,始终保持v 0=2 m/s 的速率运行,现把一质量为m =10 kg 的工件(可看做质点)轻轻放在皮带的底端,经过时间1.9 s ,工件被传送到h =1.5 m 的高处,g 取10 m/s 2,求:图 5-4-8(1)工件与传送带间的动摩擦因数; (2)电动机由于传送工件多消耗的电能. 【自主思考】(1)1.9 s 内工件是否一直加速?应如何判断?提示:若工件一直匀加速,由v m 2×t =hsin θ可得:工件的最大速度v m =61.9m/s>v 0,故工件在1.9 s 内应先匀加速运动再匀速运动.(2)工件在上升过程中其所受的摩擦力是否变化? 提示:变化,先是滑动摩擦力,后是静摩擦力.(3)电动机传送工件的过程中多消耗的电能转化成了哪几种能量? 提示:工件的动能、重力势能及因摩擦力做功产生的热量三部分. 【解析】 (1)由题图可知,皮带长x =hsin θ=3 m .工件速度达v 0前,做匀加速运动的位移x 1=v t 1=v 02t 1匀速运动的位移为x -x 1=v 0(t -t 1) 解得加速运动的时间t 1=0.8 s 加速运动的位移x 1=0.8 m所以加速度a =v 0t 1=2.5 m/s 2由牛顿第二定律有:μmg cos θ-mg sin θ=ma解得:μ=32.(2)从能量守恒的观点,显然电动机多消耗的电能用于增加工件的动能、势能以及克服传送带与工件之间发生相对位移时摩擦力做功产生的热量.在时间t 1内,皮带运动的位移x 皮=v 0t 1=1.6 m在时间t 1内,工件相对皮带的位移x 相=x 皮-x 1=0.8 m在时间t 1内,摩擦生热Q =μmg cos θ·x 相=60 J工件获得的动能E k =12mv 20=20 J工件增加的势能E p =mgh =150 J电动机多消耗的电能W =Q +E k +E p =230 J.【答案】 (1)32 (2)230 J[母题迁移]●迁移1 水平传送带问题1.如图5­4­9所示,质量为m 的物体在水平传送带上由静止释放,传送带由电动机带动,始终保持以速度v 匀速运动,物体与传送带间的动摩擦因数为μ,物体过一会儿能保持与传送带相对静止,对于物体从静止释放到相对静止这一过程中,下列说法正确的是( )【:92492236】 图5­4­9A .电动机做的功为12mv 2B .摩擦力对物体做的功为mv 2C .传送带克服摩擦力做的功为12mv 2D .电动机增加的功率为μmgvD [由能量守恒可知,电动机做的功等于物体获得的动能和由于摩擦而产生的内能,选项A 错误;对物体受力分析知,仅有摩擦力对物体做功,由动能定理知,其大小应为12mv 2,选项B 错误;传送带克服摩擦力做功等于摩擦力与传送带对地位移的乘积,可知这个位移是物体对地位移的两倍,即W =mv 2,选项C 错误;由功率公式知电动机增加的功率为μmgv ,选项D 正确.]●迁移2 倾斜传送带 逆时针转动 2.(多选)(2017·太原模拟)如图5­4­10所示,与水平面夹角为θ=37°的传送带以恒定速率v =2 m/s沿逆时针方向运动.将质量为m =1 kg 的物块静置在传送带上的A 处,经过1.2 s 到达传送带的B 处.已知物块与传送带间的动摩擦因数为μ=0.5,其他摩擦不计,物块可视为质点,重力加速度g 取10 m/s 2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.下列对物块从传送带A 处运动到B 处过程的相关说法正确的是( )【:92492237】图5­4­10A .物块动能增加2 JB .物块机械能减少11.2 JC .物块与传送带因摩擦产生的热量为4.8 JD .物块对传送带做的功为-12.8 JBC [由题意可知μ<tan 37°,因而物块与传送带速度相同后仍然要加速运动.物块与传送带速度相同前,由牛顿第二定律有mg (sin θ+μcos θ)=ma 1,v =a 1t 1,x 1=12a 1t 21, 解得a 1=10 m/s 2,t 1=0.2 s ,x 1=0.2 m ,物块与传送带速度相同后,由牛顿第二定律有mg (sin θ-μcos θ)=ma 2,v ′=v +a 2t 2,x 2=vt 2+12a 2t 22,而t 1+t 2=1.2 s ,解得a 2=2 m/s 2,v ′=4 m/s ,x 2=3 m ,物块到达B 处时的动能为E k =12mv ′2=8 J ,选项A 错误;由于传送带对物块的摩擦力做功,物块机械能变化,摩擦力做功为W f =μmgx 1cos θ-μmgx 2cos θ=-11.2 J ,故机械能减少11.2 J ,选项B 正确;物块与传送带因摩擦产生的热量为Q =μmg (vt 1-x 1+x 2-vt 2)cos θ=4.8 J ,选项C 正确;物块对传送带做的功为W =-μmgvt 1cos θ+μmgvt 2cos θ=6.4 J ,选项D 错误.]1.水平传送带:共速后不受摩擦力,不再有能量转化.倾斜传送带:共速后仍有静摩擦力,仍有能量转移.2.滑动摩擦力做功,其他形式的能量转化为内能;静摩擦力做功,不产生内能.3.公式Q=F f·l相对中l相对为两接触物体间的相对位移,若物体在传送带上做往复运动时,则l相对为总的相对路程.。

人教版高中物理一轮总复习课后习题 第5单元 机械能 实验练7验证机械能守恒定律

人教版高中物理一轮总复习课后习题 第5单元 机械能 实验练7验证机械能守恒定律

实验练7验证机械能守恒定律1.(浙江台州期末)某实验小组利用如图甲所示的装置验证系统机械能守恒定律,已知弹簧的劲度系数为k,原长为L0,钩码的质量为m。

已知弹簧的kx2,其中k为弹簧的劲度系数,x为弹簧的形变量,弹性势能表达式为E p=12当地的重力加速度大小为g。

甲(1)要完成该实验,除了图甲中器材以外,还必需的器材是。

A.低压直流电源B.刻度尺C.秒表(2)在弹性限度内将钩码缓慢下拉至某一位置,此时弹簧的长度为L。

接通打点计时器电源,从静止释放钩码,弹簧收缩,得到了一条点迹清晰的纸带。

钩码加速上升阶段的部分纸带如图乙所示,纸带上相邻两点之间的时间间隔均为T(在误差允许范围内,认为释放钩码的同时打出A点)。

从打下A 点到打下F点时间内,弹簧的弹性势能减少量为。

乙丙计算F点对应的速度,但小组内另(3)实验小组中的小王同学利用v F=h6-h42T一位同学却认为钩码的运动并非匀加速运动,故此计算方法存在误差,计算值比真实值(选填“偏大”或“偏小”)。

(4)利用计算机软件对实验数据进行处理,得到弹簧弹性势能减少量、钩码的机械能增加量分别与钩码上升高度h的关系如图丙所示。

由图丙可知,随着h增加,两条曲线在纵向的间隔逐渐变大,可能原因是。

2.(浙江温州二模)(1)在下列实验中,需要用到打点计时器的有。

A.探究平抛运动的特点B.探究加速度与力、质量的关系C.用单摆测重力加速度大小D.探究向心力大小表达式(2)在验证机械能守恒定律的实验中,实验装置如图1所示。

按照正确操作得到如图2所示的纸带。

其中打O点时释放物体,计数点A、B、C是打点计时器连续打下的三个点。

已知打点计时器的电源频率为50 Hz,重物质量为200 g,当地重力加速度g取9.80 m/s2。

①实验桌上放着如图3所示的三个物体甲、乙、丙,则实验装置中的重物应选择(选填“甲”“乙”或“丙”)。

②在纸带OB段,重物的重力势能减少量为 J(结果保留三位有效数字)。

高三物理一轮复习专题实验6 验证机械能守恒定律(含解析)

高三物理一轮复习专题实验6 验证机械能守恒定律(含解析)

实验6:验证机械能守恒定律一、实验目的验证机械能守恒定律.二、实验原理在只有重力做功的自由落体运动中,物体的重力势能和动能互相转化,但总的机械能守恒。

若物体从静止开始下落,下落高度为h 时的速度为v,恒有mgh=错误!m v2。

故只需借助打点计时器,通过纸带测出重物某时刻的下落高度h和该时刻的瞬时速度v,即可验证机械能守恒定律。

测定第n点的瞬时速度的方法是:测出第n点相邻的前、后两段相等时间间隔T内下落的高度x n-1和x n+1(或用h n-1和h n+1),然后由公式v n=错误!或由v n=错误!可得v n(如图所示)。

三、实验器材铁架台(带铁夹)、电磁打点计时器与低压交流电源(或电火花打点计时器)、重物(带纸带夹子)、纸带数条、复写纸片、导线、毫米刻度尺。

四、实验步骤1.安装器材:如图所示,将打点计时器固定在铁架台上,用导线将打点计时器与低压电源相连,此时电源开关应为断开状态。

2.打纸带:把纸带的一端用夹子固定在重物上,另一端穿过打点计时器的限位孔,用手竖直提起纸带,使重物停靠在打点计时器下方附近,先接通电源,待计时器打点稳定后再松开纸带,让重物自由下落,打点计时器就在纸带上打出一系列的点,取下纸带,换上新的纸带重打几条(3~5条)纸带。

3.选纸带:分两种情况说明(1)若选第1点O到下落到某一点的过程,即用mgh=错误!m v2来验证,应选点迹清晰,且1、2两点间距离小于或接近2 mm的纸带,若1、2两点间的距离大于2 mm,这是由于打点计时器打第1个点时重物的初速度不为零造成的(如先释放纸带后接通电源等错误操作会造成此种结果)。

这样第1个点就不是运动的起始点了,这样的纸带不能选。

(2)用错误!m v错误!-错误!m v错误!=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,这样纸带上打出的第1、2两点间的距离是否为2 mm就无关紧要了,所以只要后面的点迹清晰就可以选用。

第五章 实验六 验证机械能守恒定律(课前预习)

第五章 实验六  验证机械能守恒定律(课前预习)

规律方法总结
1.误差分析 (1)测量误差:减小测量误差的方法,一是测下落距离时都从0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. (2)系统误差: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 ΔEk=12mvn2必定稍 小 于重力势能的减少量ΔEp=mghn,改进办法是调整安装的 器材,尽可能地减小 阻力 .
第五章 机械能
实验六 验证机械能守恒定律
基本实验要求
1.实验目的 验证机械能守恒定律. 2.实验原理(如图1所示) 通过实验,求出做自由落体运动物体的_重__力__势__能__的__ 减少量 和对应过程动能的增加量,在实验误差允 许范围内,若二者相等,说明机械能守恒,从而验 证机械能守恒定律.
图1
3.验证方案 方案一:利用起始点和第n点计算 代入 mghn 和12mvn2,如果在实验误差允许的范围内,mghn 和21mvn2相等,则验 证了机械能守恒定律.
方案二:任取两点计算 (1)任取两点A、B,测出hAB,算出mghAB. (2)算出12mvB2-12mvA2的值. (3)在实验误差允许的范围内,若 mghAB=21mvB2-12mvA2,则验证了机械能守恒 定律.
方案三:图象法
从纸带上选取多个点,测量从第一点到其余各点的下落高度 h,并计算各点速 度的平方 v2,然后以12v2 为纵轴,以 h 为横轴,根据实验数据作出12v2-h 图象. 若在误差允许的范围内图象是一条过原点且斜率为 g 的直线若选第1点O到下落到某一点的过程,即用
mgh=12mv2
来验证,应选点迹清
晰,且第1、2两点间距离接近 2 mm 的纸带(电源频率为50 Hz).
②用21mvB2-12mvA2=mgΔh 验证时,由于重力势能的相对性,处理纸带时选择 适当的点为基准点即可.

物理高考总复习第一轮复习课件:第五章第一节功和功率

物理高考总复习第一轮复习课件:第五章第一节功和功率

解析:物体两次的加速度之比 a2∶a1=2tv∶vt =2∶1,位移之 比 l2∶l1=22vt∶v2t=2∶1,摩擦力之比 f2∶f1=1∶1,由牛顿 第二定律得 F-f=ma,则拉力之比 F2∶F1=(ma2+f)∶(ma1 +f)<2,做功之比 WF2∶WF1=(F2·l2)∶(F1·l1)<4,Wf2∶Wf1 =(-f2·l2)∶(-f1·l1)=2∶1,故 C 正确.
解析:人对车施加了三个力,分别为压力、推力 F、静摩擦 力 f,根据力做功的公式及作用力和反作用力的关系判断做 正功还是负功.当车匀速前进时,人对车厢壁的推力 F 做的 功为 WF=Fs,静摩擦力做的功为 Wf=-fs,人处于平衡状 态,根据作用力与反作用力的关系可知,F=f,则人对车做 的总功为零,故 A 错误;当车加速前进时,人处于加速状态, 车厢对人的静摩擦力 f′向右且大于车厢壁对人的作用力 F′, 所以人对车厢的静摩擦力 f 向左,静摩擦力做的功 Wf=-fs, 人对车厢的推力 F 方向向右,做的功为 WF=Fs,因为 f>F, 所以人对车做的总功为负功,故 B 正确,D 错误;同理可以 证明当车减速前进时,人对车做的总功为正功,故 C 错误.
[审题指导] W=F·lcos α 可以理解为功等于力与力方向上的 位移的乘积.
[解析] 如解析图,小球在 F 方向的位移为 CB, 方向与 F 同向,则 WF=F·CB=F·Lsin θ 小球在重力方向的位移为 AC,方向与重力反 向,则 WG=mg·AC·cos 180° =-mg·L(1-cos θ) 绳的拉力 FT 时刻与运动方向垂直,则 WFT=0 故 W 总=WF+WG+WFT=F·Lsin θ-mgL(1-cos θ). [答案] 见解析
(多选)(2015·高考浙江卷)我国科学家正在研 制航母舰载机使用的电磁弹射器.舰载机总质量为 3.0×104 kg,设起飞过程中发动机的推力恒为 1.0×105 N;弹射器有 效作用长度为 100 m,推力恒定.要求舰载机在水平弹射结 束时速度大小达到 80 m/s.弹射过程中舰载机所受总推力为 弹射器和发动机推力之和,假设所受阻力为总推力的 20%, 则(ABD) A.弹射器的推力大小为 1.1×106 N B.弹射器对舰载机所做的功为 1.1×108 J C.弹射器对舰载机做功的平均功率为 8.8×107 W D.舰载机在弹射过程中的加速度大小为 32 m/s2

第五章实验六 验证机械能守恒定律

第五章实验六 验证机械能守恒定律

第五章
机械能
法三:图象法.从纸带上选取多个点,测 量从第一点到其余各点的下落高度 h, 并 1 2 2 计算各点速度的平方 v ,然后以 v 为纵 2 1 2 轴,以 h 为横轴,根据实验数据绘出 v 2 -h 图线. 若在误差允许的范围内图象是 一条过原点且斜率为 g 的直线, 则验证了 机械能守恒定律.
第五章
机械能
【解析】
由于每两个相邻计数点之
间还有4个点没有画出,所以每两个相 邻计数点之间的时间间隔为0.1 s,同 时可求得:
第五章
机械能
AB =86.00 cm-50.50 cm=35.50 cm =0.3550 m BC =130.50 cm-86.00 cm=44.50 cm =0.4450 m 根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速 度等于这段时间内的平均速度可得:
示. 图 Байду номын сангаас-5-1
第五章
机械能
实验器材 铁架台(含铁夹)、打点计时器、学生 电源、纸带、复写纸、导线、毫米刻 度尺、重物(带纸带夹).
第五章
机械能
过程分析导引
实验步骤 1.安装置:按图5-5-2将检查、调 整好
第五章
机械能
图5-5-2
的打点计时器竖直固定在铁架台上,接 好电路.
第五章
机械能
第五章
机械能
而因为摩擦阻力的影响,机械能应该减 小 ,所 以速 度应从 纸带 上直接 测量计 算.同样的道理,重物下落的高度 h,也 1 只能用刻度尺直接测量, 而不能用 hn= 2
2 vn 2 gtn或 hn= 计算得到. 2g
第五章
机械能
实验改进 物体下落过程中通过某一位置的速度 可以用光电计时器测出来,利用这种 装置验证机械能守恒定律,能消除纸 带与限位孔的摩擦阻力带来的系统误 差;也可以把电磁打点计时器更换成 电火花式计时器,以消除计时器的振

2025年高考物理总复习实验六验证机械能守恒定律

2025年高考物理总复习实验六验证机械能守恒定律

实验六验证机械能守恒定律知识巩固练1.某同学用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律.实验所用的电源为学生电源,可以提供输出电压为6 V的交变电流和直流电,交变电流的频率为50 Hz.重锤从高处由静止开始下落,重锤拖着的纸带上打出一系列的点,对纸带上的点测量并分析,即可验证机械能守恒定律.(1)他进行了下面几个操作步骤:A.按照图示的装置安装器件;B.将打点计时器接到电源的“直流输出”上;C.用天平测出重锤的质量;D.先接通电源,后释放纸带,打出一条纸带;E.测量纸带上某些点间的距离;F.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于其增加的动能.其中没有必要进行的步骤是____________,操作不当的步骤是__________.(填选项字母) (2)这位同学进行正确测量后挑选出一条点迹清晰的纸带进行测量分析,如图乙所示,其中O点为起始点,A、B、C、D、E、F为六个计数点.根据纸带上的测量数据,可得出打B点时重锤的速度约为______m/s.(保留3位有效数字)(3)他根据纸带上的数据算出各点的速度v,量出下落距离h,并以v2为纵轴、h为横轴画出2图像,应是下列图中的______.A B C D【答案】(1)C B(2)1.84(3)C【解析】(1)应将打点计时器接到电源的“交流输出”上,故B错误,操作不当;因为是比mv2的大小关系,故m可先约去再比较,不需要用天平,故C没有必要.较mgh、12(2)匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度,由此可以求出B点的速度大小v B=x ACt AC =0.216 8-0.143 12×0.02m/s≈1.84 m/s.(3)他继续根据纸带算出各点的速度v,量出下落距离h,并以v22为纵轴、以h为横轴画出图像,根据12v2=gh,所以应是C图.2.(2023年佛山一中模拟)甲、乙都是使用电磁打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置图.(1)较好的装置是________(填“甲”或“乙”).(2)某同学用关系式mgh=12mv2来验证机械能是否守恒,他采用较好的装置进行实验,得到如图丙所示的一条完整纸带,将纸带上打出的第一个点标为A点,第二个点标为B点,后面依次类推,分别标为C、D、E、F、G、H、I,则在D点时重物运动的速度大小为______m/s.(计算结果保留两位有效数字)(3)若当地重力加速度g取9.80 m/s2,比较重物在A、D间的势能变化ΔE p和动能变化ΔE k 的大小关系为ΔE k______ΔE p(填“>”“=”或“<”),分析造成的原因是_【答案】(1)甲(2)0.90(在0.90~0.92范围)(3)>实验时先释放纸带后接通电源(即A点的速度不等于零)【解析】(1)甲好一些.因为用夹子固定纸带,可以避免由于手的抖动会造成纸带上的第一个点迹被拖长或位置不能确定;另一方面,用夹子固定纸带,便于将纸带调整为竖直方向,以避免纸带与打点计时器限位孔之间产生过大的摩擦.(2)D点的瞬时速度等于CE段的平均速度,则v D=x CE2T=0.90 m/s.(3)从起点A到打下计数点D的过程中重力势能减少量是ΔE p=mgh=m×9.8×0.0350 J≈0.34mJ.动能的增加量ΔE k=12mv D2=0.41m J,可见重力势能的减小量小于动能的增加量,原因是实验时先释放纸带后接通电源,(即A点的速度不等于零).综合提升练3.登上月球的宇航员利用频闪仪(频率为每秒20次)给自由落体的小球拍摄的频闪照片如图所示(图上所标数据为小球到达各位置时下落的高度),则:(1)月球表面重力加速度为________m/s 2.(保留2位有效数字)(2)月球表面没有空气,因此做能量守恒实验具有更好的条件.假设月球表面重力加速度为上述计算值,小球的质量为m ,则小球从O 点由静止开始下落到E 处增加的动能的表达式为____________(距离用OA 、AB 、BC 等字母表示,频闪时间间隔为T ).从O 点开始下落到E 点的过程中减少的势能表达式为________________(月球表面重力加速度用g 月表示),由照片上的数据可以计算并判断出小球下落过程中机械能________(填“守恒”或“不守恒”).【答案】(1)1.6 (2)ΔE k =18m DF 2T 2 ΔE p =mg 月OE 守恒4.(2023年广州一中模拟)某同学要验证机械能守恒定律,设计了如下实验.如图甲所示,把带孔的重金属球套在“L ”形轻杆的直角弯头上,把球拉到一定高度后,由静止释放,在重力作用下,重球和轻杆一起绕转轴O 自由下摆.(1)如图乙所示,在轻杆转动轴的正下方装有一个横挡杆,把重球拉高当球的重心到达A 点时由静止释放,当“L ”形轻杆运动到竖直位置时,被横挡杆挡住,重球便离开“L ”形轻杆沿水平方向抛出.用游标卡尺测量重球的直径如图丙所示,则重球的直径d =______mm.(2)该同学测得的物理量有A 点距离地面的高度H ,球的重心最低点B 距离地面的高度h ,重球落地点到B 点的水平距离x ,重力加速度为g .设重球在B 点的速度为v ,由于重球不能看作质点,根据平抛运动规律,v 可以表示为__________(用h 、g 、d 、x 表示).若满足关系式x =________(用H 、h 、d 表示)即可验证机械能守恒.【答案】14.15 √g 2h -dx =√2(H -h )(2h -d ) 【解析】(1)由题图丙可知,主尺刻度为14 mm ,游标尺第3格与主尺刻线对齐,且该游标卡尺为20分度,精度为0.05 mm ,游标卡尺不估读,所以其读数为14.15 mm .(2)重球在落到水平地面后,重球的尺寸不能忽略,根据平抛运动的规律,竖直方向有h -d 2=12gt 2,水平方向有x =vt ,联立解得v =x √g2h -d .若想验证机械能守恒,需满足关系式mgH -mghmv2,将v代入整理得x=√2(H-h)(2h-d).=12。

高考物理一轮总复习课件机械能守恒定律

高考物理一轮总复习课件机械能守恒定律

解析
根据动量守恒定律,子弹射入木 块前后系统动量不变,即 mv0=(M+m)v,解得共同速度 v=mv0/(M+m)。根据动量定理 ,子弹对木块的冲量等于木块动 量的变化,即 I=Mv=Mmv0/(M+m)。
03
圆周运动与机械能守恒综合应用
圆周运动基础知识回顾
圆周运动的描述
01
线速度、角速度、周期、频率等基本概念及其关系。
例题二
解析弹簧振子在振动过程中的机械能守恒问题。通过分析弹簧振子的受力情况和运动过程 ,确定在振动过程中只有弹力做功,从而判断机械能守恒,并应用机械能守恒定律求解相 关物理量。
例题三
解析天体运动中的机械能守恒问题。通过分析天体运动的受力情况和运动过程,确定在天 体运动过程中只有万有引力做功,从而判断机械能守恒,并应用机械能守恒定律求解相关 物理量。
例题三
探讨变质量物体在水平面上的运
动,分析动能和势能之间的转化
03
关系。
总结
04 通过典型例题的解析,加深对变
质量问题中机械能守恒应用的理
解,提高解题能力。
06
实验:验证机械能守恒定律
实验原理和方法介绍
实验原理
机械能守恒定律指出,在只有重力做功的系统中,动能和势能可以相互转化,但总机械 能保持不变。
连续介质模型下系统内外力做功和能量转化关系分析
系统内力做功
连续介质内部各部分之间的相互作用力所 做的功。
外力做功
外部作用力对连续介质所做的功。
能量转化关系
内力做功和外力做功的总和等于系统机械 能的变化量。
典型例题解析
例题一
分析变质量物体在斜面上的运动 情况,并求解相关物理量。

高中物理一轮总复习课件机械能守恒定律

高中物理一轮总复习课件机械能守恒定律

适用范围及限制条件
适用范围
机械能守恒定律适用于宏观低速物体,对于微观、高速物体不再适用。
限制条件
机械能守恒定律的成立有条件限制,如在有非保守力做功的情况下,机械能不再 守恒。此外,机械能守恒定律只适用于惯性参考系,对于非惯性参考系不再适用 。
02
典型问题解析与思路拓展
单摆问题
01
02
03
单摆模型建立
机械能分类
机械能可以分为动能和势能两大 类,其中势能又可以分为重力势 能和弹性势能。
守恒条件及表达式
守恒条件
只有重力或弹力做功的物体系统内,物体间的相互作用力只限于保守力,则系 统机械能守恒。
表达式
在只有重力或弹力做功的物体系统内,动能与势能可以互相转化,而总的机械 能保持不变,表达式为E1+E2=E3+E4(E1、E2表示初始状态的动能和势能, E3、E4表示末状态的动能和势能)。
在复习过程中注重物理思维方法的培养和 训练,如分析、综合、归纳、演绎等思维 方法,提高分析问题和解决问题的能力。
THANKS
感谢观看
机械能守恒的条件
物体或系统只有重力或弹力做功,没有其他力做 功或其他力做功的代数和为零。
3
机械能守恒定律的数学表达式
$E_k + E_p = text{常量}$,其中$E_k$为动能, $E_p$为势能。
易错点分析及纠正方法
易错点一
对机械能守恒条件理解不清。学生往往将“只有重力或弹 力做功”误解为“只受重力或弹力作用”,从而忽略了其 他力做功的情况。
通过测量和计算得到实验数据, 如位移、速度、加速度等,对数
据进行整理和分析。
误差分析
分析实验过程中可能产生的误差来 源,如空气阻力、摩擦阻力、测量 误差等,并采取相应的措施减小误 差。

人教版高考物理一轮总复习课后习题 第5单元 机械能 作业15机械能守恒定律及其应用

人教版高考物理一轮总复习课后习题 第5单元 机械能 作业15机械能守恒定律及其应用

作业15机械能守恒定律及其应用A组基础达标微练一机械能守恒的理解和判断1.关于下列运动过程(忽略空气阻力),说法正确的是( )A.图甲中“蛟龙号”被吊车匀速吊下水的过程中机械能守恒B.图乙中投出去的铅球在运动过程中机械能守恒C.图丙中体验滑草运动的游客在下滑过程中机械能守恒D.图丁中撑竿跳高运动员在上升过程中机械能守恒2.(浙江五湖联盟模拟)一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落,到最低点时距水面还有数米距离。

假定空气阻力可忽略,运动员可视为质点,下列说法不正确的是( )A.运动员到达最低点前重力势能始终减小B.蹦极绳张紧后的下落过程中,弹力做负功,弹性势能增加C.蹦极过程中,重力势能的改变量与重力势能零点的选取有关D.蹦极过程中,运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒微练二单物体机械能守恒的应用3.(浙江台州期末)小球在竖直光滑圆轨道的最低点获得一初速度,沿轨道内侧做完整的圆周运动,取圆轨道的最低点的重力势能为零。

不计空气阻力,关于小球运动到最高点时的机械能E、重力势能E p和动能E k的大小关系,可能正确的是( )E pA.E k=E pB.E k=15E pC.E=E pD.E=344.(浙江强基联盟模拟)茶起源于中国。

中国茶文化发展源远流长、博大精深。

炒青可使茶叶柔软、增进茶香,是铁观音制作的重要步骤。

技师从热锅底中将质量为m的茶叶以初速度v0竖直扬起,如图所示,不考虑阻力,以锅底为零势能面,则茶叶重心上升h时( )A.重力做功为mghmv02B.合外力做功为mgh-12mv02+mghC.动能为12mv02D.机械能为12微练三多物体的机械能守恒问题5.(浙江嘉兴期末)一轻弹簧竖直放置,如图所示,下端固定在水平地面上,自然伸长时弹簧上端处于A点。

t=0时将小球从A点正上方O点由静止释放,t1时到达A点,t2时弹簧被压缩到最低点B。

以O为原点,向下为正方向建立x坐标轴,以B点为重力势能零点,弹簧形变始终处于弹性限度内。

浙江高考物理一轮复习第五章机械能及其守恒定律素养提升课六动力学方法和能量观点的综合应用学案

浙江高考物理一轮复习第五章机械能及其守恒定律素养提升课六动力学方法和能量观点的综合应用学案

素养提升课(六) 动力学方法和能量观点的综合应用题型一 动力学方法和动能定理的应用(2020·7月浙江选考)小明将如图所示的装置放在水平地面上,该装置由弧形轨道、竖直圆轨道、水平直轨道AB 和倾角θ=37°的斜轨道BC 平滑连接而成。

质量m =0.1 kg 的小滑块从弧形轨道离地高H =1.0 m 处静止释放。

已知R =0.2 m ,L AB =L BC =1.0 m ,滑块与轨道AB 和BC 间的动摩擦因数均为μ=0.25,弧形轨道和圆轨道均可视为光滑,忽略空气阻力。

(1)求滑块运动到与圆心O 等高的D 点时对轨道的压力; (2)通过计算判断滑块能否冲出斜轨道的末端C 点;(3)若滑下的滑块与静止在水平直轨道上距A 点x 处的质量为2m 的小滑块相碰,碰后一起运动,动摩擦因数仍为0.25,求它们在轨道BC 上到达的高度h 与x 之间的关系。

(碰撞时间不计,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)[解析] (1)由机械能守恒定律得mgH =mgR +12mv 2D由牛顿第二定律得F N =mv 2DR=8 N由牛顿第三定律得F N ′=F N =8 N ,方向水平向左。

(2)假设能在斜轨道上到达最高点C ′点,由功能关系得mgH =μmgL AB +μmgL BC ′cos θ+mgL BC ′sin θ得L BC ′=1516m<1.0 m ,故不会冲出。

(3)设滑块运动到距A 点x 处的速度为v ,由动能定理得mgH -μmgx =12mv 2设碰撞后的速度为v ′,由动量守恒定律得mv =3mv ′ 设碰撞后滑块滑到斜轨道的高度为h ,由动能定理得-3μmg (L AB -x )-3μmg h tan θ-3mgh =0-12(3m )v ′2得h =16x -548 m(58m<x ≤1 m)h =0(0≤x ≤58m)。

[答案] 见解析【对点练1】 跳台滑雪是冬奥会的比赛项目之一,一简化后的跳台滑雪的雪道示意图如图所示。

机械能及其守恒定律

机械能及其守恒定律

机械能及其守恒定律
机械能及其守恒定律是物理学中的重要概念之一。

机械能是指物体所具有的动能和势能的总和。

动能是物体由于运动而具有的能量,势能则是物体在某个位置上由于受到重力或弹性力等而具有的能量。

机械能守恒定律是指在一个封闭系统中,机械能总量始终保持不变。

机械能守恒定律在很多实际问题中都有应用。

例如,当一个物体从高处自由落下时,它的势能转化为动能,而在着地时,动能转化为热能和声能等其他形式的能量。

在这个过程中,机械能总量保持不变。

机械能守恒定律的应用还包括弹性碰撞问题。

在完全弹性碰撞中,物体的动能会在碰撞前后保持不变,而势能则不会改变。

这意味着在碰撞前后,机械能总量保持不变。

机械能及其守恒定律是物理学中的重要概念,对于理解物体运动和相互作用有着重要的作用。

高考物理一轮复习第5章机械能第7讲验证机械能守恒定律(实验课)课件

高考物理一轮复习第5章机械能第7讲验证机械能守恒定律(实验课)课件

方法三:图象法 从纸带上选取多个点,测量从第一点到其余各点的下落高度 h, 并计算各点速度的平方 v2,然后以12v2 为纵轴,以 h 为横轴,根据 实验数据绘出12v2-h 图线,若在误差允许的范围内图象是一条过原 点且斜率为 g 的直线,则验证了机械能守恒定律.
[误差分析] 1.减小测量误差:一是测下落距离时都从 0 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. 2.误差来源: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 ΔEk=12mv2n必定稍小于重力势能的减少量 ΔEp= mghn,改进办法是调整器材的安装,尽可能地减少阻力.
(1)下列几个操作步骤中: A.按照图示,安装好实验装置; B.将打点计时器接到电源的“交流输出”上; C.用天平测出重锤的质量; D.先释放重锤,后接通电源,纸带随着重锤运动,打点计时 器在纸带上打下一系列的点; E.测量纸带上某些点间的距离; F.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否 等于增加的动能.
vn=
2ghn或 vn=gt 来计算.
题型重点研讨
题型 1 对实验原理和操作的考查 [典例 1] (2018·江西六校模拟)用如图所示的实验装置验证机 械能守恒定律.实验所用的电源为学生电源,输出电压有交流电和 直流电两种.重锤从高处由静止开始下落,打点计时器在重锤拖着 的纸带上打出一系列的点,对图中纸带上的点迹进行测量,即可验 证机械能守恒定律.
0.01mg,由牛顿第二定律得,mg-0.01mg=ma,解得 a=0.99g.由
s3-s1 2
f2=0.99g,解得
f=40
Hz.
“验证机械能守恒定律”实验题多是对教材实验或常见练习 题进行器材和装置的改换而成,解决此类问题的思路是从机械能守 恒的方程出发,按照实验题目的要求,进行实验的设计或有关量的 测量.

高考物理一轮复习 第五章 机械能及其守恒定律 第6讲 实验:验证机械能守恒定律学案

高考物理一轮复习 第五章 机械能及其守恒定律 第6讲 实验:验证机械能守恒定律学案

—————————— 新学期 新成绩 新目标 新方向 ——————————第6讲 实验:验证机械能守恒定律微知识验证机械能守恒定律 1.实验目的验证机械能守恒定律。

2.实验原理(1)当只有重力做功时,物体的动能和重力势能发生相互转化,但机械能的总量保持不变。

据此,做自由落体运动的物体,只受重力作用,其机械能是守恒的。

质量为m 的物体自由下落,位置从A 到B 下降h 高度时,若速度由v A 变为v B ,应有mgh AB =12mv 2B -12mv 2A 。

(2)如图所示,借助电火花计时器打出的纸带,测出物体自由下落的高度h 和该时刻的速度v 。

打第n 个计数点时的瞬时速度等于以该时刻为中间时刻的某一段时间内的平均速度,即v n =x n +x n +12T 或v n =h n +1-h n -12T。

(T 为相邻计数点间的时间间隔)3.实验器材铁架台(带铁夹),电火花计时器(或电磁打点计时器),重锤(带纸带夹),纸带,复写纸片,导线,毫米刻度尺,低压交流电源。

4.实验步骤(1)按图所示将装置竖直架稳。

(2)手提纸带让重锤靠近打点计时器,待接通电源后,再松开纸带。

(3)换几条纸带,重做上述实验。

(4)选取点迹清晰的纸带测量①在纸带上任意选取相距较远的两点A 、B ,测出两点之间的距离h AB 。

②利用公式计算出A 、B 两点的速度v A 、v B 。

(5)比较ΔE p =mgh AB 和ΔE k =12mv 2B -12mv 2A 是否近似相等。

(6)得出实验结论。

5.注意事项(1)应尽可能控制实验条件,即应满足机械能守恒的条件,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,以减小摩擦阻力。

②应选用质量和密度较大的重物,增大重力可使阻力的影响相对减小,增大密度可以减小体积,可使空气阻力减小。

(2)实验中,提纸带的手要保持不动,且保证纸带竖直。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

三、实验器材 铁架台(含铁夹)、打点计时器、学生电源、纸带、复写纸、导线、毫米刻度尺、 重物(带纸带夹). 四、实验过程 1.安装置:按图所示将检查、调整好的打点计时器竖直固定 在铁架台上,接好电路. 2.打纸带:将纸带的一端用夹子固定在重物上,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. 更换纸带重复做 3~5 次实验. 3.选纸带:在打好点的纸带中挑选点迹清晰的一条纸带,在 起点标上 0,以后各点依次标上 1、2、3、4、…用刻度尺测出对应下落高度 h1、h2、 h3、h4、…
七、注意事项 1.安装打点计时器时要竖直架稳,使其两限位孔在同一竖直线上以减小摩擦阻 力. 2.重物应选用质量和密度较大、体积较小的物体以减小空气阻力的影响. 3.应先接通电源,让打点计时器正常工作后,再松开纸带让重物下落. 4.纸带长度选用 60 cm 左右为宜,应选用点迹清晰的纸带进行测量. 5.速度不能用 vn=gtn 或 vn= 2ghn计算,否则犯了用机械能守恒定律验证机械 能守恒的错误. 6.验证机械能守恒时,可以不测出重锤质量,只要比较12v2n和 ghn 是否相等即可 验证机械能是否守恒.
第五章 机械能及其守恒定律
实验六 验证机械能守恒定律
考纲要求
考情分析
命题趋势
验证机 械能守恒定 律
2016·全国卷Ⅰ,22 2016·北京卷,21 2016·江苏卷,11 2015·浙江卷,21
本实的改进创新,这也是高考 的重点,要会根据机械能守恒定律灵 活分析
• A.刻度尺
B.秒表
• C.0~12 V的直流电源
D.0~12 V的交流电源
• (2)实验中误差产生的原因有 ______________________纸__带_和__打_点__计_时__器_之__间_有__摩_擦__;用刻度尺测量
长_度_时__读_数__有_误__差____________.(写出两个原因) • 解析:(1)本实验需测量长度,但不需要计时,选项A正确,
栏目导航
知识梳理·夯实基础 核心考点·分层突破 对应演练·迁移运用
•知识梳理 ·夯实基础
• 一、实验目的 • 验证机械能守恒定律
二、实验原理 1.在只有重力做功的自由落体运动中,物体的重力势能和动能互相转化,但总 的机械能保持不变.若物体某时刻瞬时速度为 v,下落高度为 h,则重力势能的减少 量为 mgh,动能的增加量为12mv2,看它们在实验误差允许的范围内是否相等,若相 等,则验证了机械能守恒定律. 2.计算打第 n 个点时速度的方法:如图所示, 由公式可得第 n 个点的速度 vn=hn+12-Thn-1.
六、误差分析 1.系统误差:本实验中因重锤和纸带在下落过程中要克服各种阻力(空气阻力、 打点计时器阻力)做功,故动能的增加量 ΔEk 稍小于重力势能的减少量 ΔEp,即 ΔEk<ΔEp,这属于系统误差,改进的办法是调整器材的安装,尽可能地减小阻力. 2.偶然误差:本实验的另一个误差来源于长度的测量,属偶然误差,减小误差 的办法是测下落距离时都从 0 点量时,一次将各打点对应的下落高度测量完,多次 测量取平均值.
选项B错误;打点计时器需要用交流电源,选项C错误,选 项D正确.
• (2)摩擦和长度测量读数问题是产生误差的主要原因.
• 考点2 实验数据的处理
• [例2](2013·海南卷)某同学用图甲所示的实验 装置验证机械能守恒定律.已知打点计时器 所用电源的频率为50 Hz,当地重力加速度大 小g取9.80 m/s2.实验中该同学得到的一条点 迹清晰的完整纸带如图乙所示,纸带上的第 一个点记为O,另选连续的三个点A、B、C 进行测量,图中给出了这三个点到O点的距 离hA、hB和hC的值.回答下列问题(计算结果 保留3位有效数字):
•核心考点 ·分层突破
• 考点1 实验原理及误差分析 • [例1]如图为验证机械能守恒定律的
实验装置示意图. • 现有的器材为带铁夹的铁架台、电
磁打点计时器、纸带、带夹子的重 锤、天平.回答下列问题:
• (1)为完成此实验,除了所给的器材,还需要的器材有 ____A_D_____.(填入正确选项前的字母)
方法二:任取两点 A、B 测出 hAB,算出 ghAB 和12v2B-12v2A的值,如果在实验误 差允许的范围内,ghAB=12v2B-12v2A,则说明机械能守恒定律是正确的.
方法三:图象法,从纸带上选取多个点,测量从第一点到其余各点的下落高度 h,并计算各点速度的平方 v2,然后以12v2 为纵轴,以 h 为横轴,根据实验数据绘出 12v2-h 图线.若在误差允许的范围内图象是一条过原点且斜率为 g 的直线,则验证 了机械能守恒.
• (1)打点计时器打B点时,重物速度的大小vB=___3_.9_0_____ m/s;
• (2)通过分析该同学测量的实验数据,他的实验结果是否验 证了机械能守恒定律?简要说明分析的依据. 12_v__2B=__7_._6_1_(_m__2/_s_2)_,__g_h_O_B_=__7_.7_0_(_m_2_/_s2_)_._因__为__12_m__v_2B_≈__m__g_h_O_B,__近__似__验__证__了__机__械__能__守_
五、数据处理 1.求瞬时速度 由公式 vn=hn+12-Thn-1可以计算出重物下落 h1、h2、h3、…的高度时对应的瞬时 速度 v1、v2、v3、… 2.验证守恒 方法一:利用起始点和第 n 点计算,代入 ghn 和12v2n,如果在实验误差允许的范 围内,ghn=12v2n,则说明机械能守恒定律是正确的.
_恒__定__律__._______
解析:(1)由题意可知,打点计时器的打点周期 T=0.02 s,根据某段时间的中点 时刻的瞬时速度等于整段时间的平均速度可得
vB=x2ATC=86.59-2×700.9.092×10-2 m/s=3.90 m/s. (2)设物体质量为 m,在打下记时点 O 到 B 的物体运动过程,物体减少的重力势 能 EP=mghOB=7.70 m,物体在打下 B 点时的动能 Ek=12mv2B=7.61 m,在误差范围 内可以认为12mv2B=mghOB,实验结果验证了机械能守恒定律.
相关文档
最新文档