2019版高考物理總復(fù)習(xí) 第五章 機(jī)械能 實(shí)驗(yàn)六 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律課件.ppt

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實(shí)驗(yàn)六驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 熱點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn) 例1 2017 天津理綜 9 2 如圖1所示 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上 使重物帶動(dòng)紙帶從靜止開(kāi)始自由下落 利用此裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 圖1 1 對(duì)于該實(shí)驗(yàn) 下列操作中對(duì)減小實(shí)驗(yàn)誤差有利的是 A 重物選用質(zhì)量和密度較大的金屬錘B 兩限位孔在同一豎直面內(nèi)上下對(duì)正C 精確測(cè)量出重物的質(zhì)量D 用手托穩(wěn)重物 接通電源后 撤手釋放重物 2 某實(shí)驗(yàn)小組利用上述裝置將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到50Hz的交流電源上 按正確操作得到了一條完整的紙帶 由于紙帶較長(zhǎng) 圖中有部分未畫(huà)出 如圖2所示 紙帶上各點(diǎn)是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的計(jì)時(shí)點(diǎn) 其中O點(diǎn)為紙帶上打出的第一個(gè)點(diǎn) 重物下落高度應(yīng)從紙帶上計(jì)時(shí)點(diǎn)間的距離直接測(cè)出 利用下列測(cè)量值能完成驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的選項(xiàng)有 A OA AD和EG的長(zhǎng)度B OC BC和CD的長(zhǎng)度C BD CF和EG的長(zhǎng)度D AC BD和EG的長(zhǎng)度 圖2 2 由EG的長(zhǎng)度可求出打F點(diǎn)的速度v2 打O點(diǎn)的速度v1 0 但求不出OF之間的距離h 故選項(xiàng)A錯(cuò)誤 由BC和CD的長(zhǎng)度可求出打C點(diǎn)的速度v2 打O點(diǎn)的速度v1 0 有OC之間的距離h 可以來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 故選項(xiàng)B正確 由BD和EG的長(zhǎng)度可分別求出打C點(diǎn)的速度v1和打F點(diǎn)的速度v2 有CF之間的距離h 可以來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 故選項(xiàng)C正確 AC BD和EG的長(zhǎng)度可分別求出打B C F三點(diǎn)的速度 但BC CF BF之間的距離都無(wú)法求出 無(wú)法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 故選項(xiàng)D錯(cuò)誤 答案 1 AB 2 BC 變式訓(xùn)練1 2016 北京理綜 21 2 利用圖3裝置做 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 實(shí)驗(yàn) 圖3 1 為驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒 需要比較重物下落過(guò)程中任意兩點(diǎn)間的 A 動(dòng)能變化量與勢(shì)能變化量B 速度變化量與勢(shì)能變化量C 速度變化量與高度變化量 2 除帶夾子的重物 紙帶 鐵架臺(tái) 含鐵夾 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 導(dǎo)線(xiàn)及開(kāi)關(guān)外 在下列器材中 還必須使用的兩種器材是 A 交流電源B 刻度尺C 天平 含砝碼 3 實(shí)驗(yàn)中 先接通電源 再釋放重物 得到圖4所示的一條紙帶 在紙帶上選取三個(gè)連續(xù)打出的點(diǎn)A B C 測(cè)得它們到起始點(diǎn)O的距離分別為hA hB hC 已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的周期為T(mén) 設(shè)重物的質(zhì)量為m 從打O點(diǎn)到打B點(diǎn)的過(guò)程中 重物的重力勢(shì)能變化量 Ep 動(dòng)能變化量 Ek 圖4 解析 1 重物下落過(guò)程中重力勢(shì)能減少 動(dòng)能增加 故該實(shí)驗(yàn)需要比較重物下落過(guò)程中任意兩點(diǎn)間的動(dòng)能變化量與勢(shì)能變化量在誤差范圍內(nèi)是否相等 A項(xiàng)正確 4 重物重力勢(shì)能的減少量略大于動(dòng)能的增加量 是因?yàn)橹匚锵侣溥^(guò)程中存在空氣阻力和摩擦阻力的影響 C正確 熱點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)拓展創(chuàng)新 例2 2017 內(nèi)蒙古巴市一中期末 如圖5甲所示 一位同學(xué)利用光電計(jì)時(shí)器等器材做 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 的實(shí)驗(yàn) 有一直徑為d 質(zhì)量為m的金屬小球由A處從靜止釋放 下落過(guò)程中能通過(guò)A處正下方 固定于B處的光電門(mén) 測(cè)得A B間的距離為H H d 光電計(jì)時(shí)器記錄下小球通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間為t 當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間 則 圖5 4 實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)動(dòng)能增加量 Ek總是稍小于重力勢(shì)能減少量 Ep 增大下落高度后 則 Ep Ek將 選填 增大 減小 或 不變 1 如圖乙所示 用游標(biāo)卡尺測(cè)得小球的直徑d mm 2 小球經(jīng)過(guò)光電門(mén)B時(shí)的速度表達(dá)式為v 圖6 4 由于該過(guò)程中有阻力做功 而高度越高 阻力做功越多 故增大下落高度后 則 Ep Ek將增大 解析 1 由圖可知 主尺刻度為7mm 游標(biāo)對(duì)齊的刻度為8 故讀數(shù)為7mm 8 0 05mm 7 40mm 變式訓(xùn)練2 2016 全國(guó)卷 22 某物理小組對(duì)輕彈簧的彈性勢(shì)能進(jìn)行探究 實(shí)驗(yàn)裝置如圖7所示 輕彈簧放置在光滑水平桌面上 彈簧左端固定 右端與一物塊接觸而不連接 紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器并與物塊連接 向左推物塊使彈簧壓縮一段距離 由靜止釋放物塊 通過(guò)測(cè)量和計(jì)算 可求得彈簧被壓縮后的彈性勢(shì)能 圖7 1 實(shí)驗(yàn)中涉及到下列操作步驟 把紙帶向左拉直 松手釋放物塊 接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源 向左推物塊使彈簧壓縮 并測(cè)量彈簧壓縮量上述步驟正確的操作順序是 填入代表步驟的序號(hào) 2 圖8中M和L紙帶是分別把彈簧壓縮到不同位置后所得到的實(shí)際打點(diǎn)結(jié)果 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電的頻率為50Hz 由M紙帶所給的數(shù)據(jù) 可求出在該紙帶對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中物塊脫離彈簧時(shí)的速度為 m s 比較兩紙帶可知 填 M 或 L 紙帶對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中彈簧被壓縮后的彈性勢(shì)能大 圖8 答案 1 2 1 29M 解析 1 根據(jù)該實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程 正確步驟應(yīng)為 1 用如圖9甲所示的裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)頻率f 50Hz 圖9 1 實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶如圖乙所示 將第一個(gè)打點(diǎn)標(biāo)記為O 選擇點(diǎn)跡清晰且便于測(cè)量的連續(xù)5個(gè)點(diǎn) 標(biāo)為A B C D E 測(cè)出A C E到O點(diǎn)的距離分別為d1 9 51cm d2 15 71cm d3 23 47cm 重物質(zhì)量為0 5kg 當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭 9 80m s2 現(xiàn)選取OC段的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理 則OC段重物的重力勢(shì)能減少量為 J 動(dòng)能增加量為 J 計(jì)算結(jié)果保留2位有效數(shù)字 2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果往往是重力勢(shì)能的減少量略大于動(dòng)能的增加量 關(guān)于這個(gè)誤差 下列說(shuō)法正確的是 A 該誤差屬于偶然誤差B 該誤差屬于系統(tǒng)誤差C 可以通過(guò)多次測(cè)量取平均值的方法來(lái)減小該誤差D 可以通過(guò)減小空氣阻力和摩擦阻力的影響來(lái)減小該誤差 2 重力勢(shì)能的減少量略大于動(dòng)能的增加量是因?yàn)榇嬖诳諝庾枇湍Σ磷枇?這是實(shí)驗(yàn)原理和儀器帶來(lái)的誤差 是系統(tǒng)誤差 故選項(xiàng)B D正確 答案 1 0 770 76 2 BD 2 某同學(xué)根據(jù)機(jī)械能守恒定律 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究彈簧的彈性勢(shì)能與壓縮量的關(guān)系 1 如圖10甲 將輕質(zhì)彈簧下端固定于鐵架臺(tái) 在上端的托盤(pán)中依次增加砝碼 測(cè)量相應(yīng)的彈簧長(zhǎng)度 部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表 由數(shù)據(jù)算得勁度系數(shù)k N m g取9 80m s2 圖10 2 取下彈簧 將其一端固定于氣墊導(dǎo)軌左側(cè) 如圖乙所示 調(diào)整導(dǎo)軌 使滑塊自由滑動(dòng)時(shí) 通過(guò)兩個(gè)光電門(mén)的速度大小 3 用滑塊壓縮彈簧 記錄彈簧的壓縮量x 釋放滑塊 記錄滑塊脫離彈簧后的速度v 釋放滑塊過(guò)程中 彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為 4 重復(fù) 3 中的操作 得到v與x的關(guān)系如圖丙 由圖可知 v與x成 關(guān)系 由上述實(shí)驗(yàn)可得結(jié)論 對(duì)同一根彈簧 彈性勢(shì)能與彈簧的 成正比 答案 1 50 2 相等 3 滑塊的動(dòng)能 4 正比壓縮量的平方 2 氣墊導(dǎo)軌摩擦力可以忽略 故滑塊做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) 通過(guò)兩個(gè)光電門(mén)的速度大小相等 3 因忽略摩擦力 釋放滑塊后 彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為滑塊的動(dòng)能 3 2017 哈爾濱模擬 用如圖11甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證m1 m2組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 m2從高處由靜止開(kāi)始下落 m1上拖著的紙帶打出一系列的點(diǎn) 對(duì)紙帶上的點(diǎn)跡進(jìn)行測(cè)量 即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒 圖乙給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶 0是打下的第一個(gè)點(diǎn) 每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn) 圖中未標(biāo)出 計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖乙所示 已知兩個(gè)物體m1 100g m2 300g 則 g 9 8m s2 圖11 答案 1 2 40 2 1 161 18在誤差允許的范圍內(nèi) m1 m2組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 3 9 6