高中物理7-9實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律45張

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用細(xì)繩把鐵鎖吊在高處，并把鐵鎖拉到鼻子尖前釋放，保持頭的位置不動(dòng)，鐵鎖擺回來(lái)時(shí)，會(huì)打著鼻子嗎？試試看，并解釋為什么．,1．在這個(gè)實(shí)驗(yàn)里，我們來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律：在重力作用下，物體的________和________可以互相轉(zhuǎn)化，但總的________守恒． 2．某點(diǎn)瞬時(shí)速度的計(jì)算方法：勻變速直線運(yùn)動(dòng)中某段時(shí)間內(nèi)的________速度等于_____________________． 3．在本實(shí)驗(yàn)中，重物拖著紙帶一起運(yùn)動(dòng)，重物(連紙帶)除受重力外，還會(huì)受到一些阻力．重物會(huì)受到哪些阻力？怎樣盡量減少這些阻力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響？ 答：______________________________________,答案：1.重力勢(shì)能；動(dòng)能；機(jī)械能 2．平均；這段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度 3．重物(連紙帶)會(huì)受到空氣阻力和紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔之間的摩擦阻力；為減小空氣阻力，應(yīng)選取質(zhì)量大、體積小的重物．為減小限位孔對(duì)紙帶的摩擦阻力，應(yīng)將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器豎直架穩(wěn)，釋放紙帶時(shí)手要持紙帶上端,驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．,只有重力做功的自由落體運(yùn)動(dòng)中，物體的重力勢(shì)能和動(dòng)能可以互相轉(zhuǎn)化，但總的機(jī)械能守恒．利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上記錄下物體自由下落的高度h并計(jì)算出瞬時(shí)速度v，從而驗(yàn)證物體在自由下落過(guò)程中，重力勢(shì)能的減少量ΔEP＝mgh與物體動(dòng)能的增加量ΔEK＝mv2/2相等． 測(cè)定某點(diǎn)瞬時(shí)速度的方法是：物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，在某時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度.,鐵架臺(tái)(帶鐵夾)、電火花計(jì)時(shí)器或打點(diǎn)計(jì)時(shí)器；重錘(帶紙帶夾)；紙帶(數(shù)條)、復(fù)寫(xiě)紙片、導(dǎo)線、毫米刻度尺、低壓交流電源． 注意：重錘應(yīng)選體積較小、質(zhì)量較大者，以減少空氣阻力的影響．又因無(wú)需測(cè)其質(zhì)量，所以本實(shí)驗(yàn)不用天平．,在做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)時(shí)，以下說(shuō)法正確的是( ) A．選用重錘時(shí)，重的比輕的好 B．選用重錘時(shí)，密度大的比密度小的好 C．選用重錘后要稱質(zhì)量 D．重錘所受重力要遠(yuǎn)大于它所受的空氣阻力和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)紙帶的阻力 答案：ABD,①按圖(甲)裝置豎直架穩(wěn)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并用導(dǎo)線將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在4～6V交流電源上． ②將長(zhǎng)約1m的紙帶用小夾子固定在重物上后穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，用手提著紙帶，使重物靜止在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的地方． ③接通電源，松開(kāi)紙帶，讓重物自由下落，計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列的點(diǎn)．,④換幾條紙帶，重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)．,⑤在取下的紙帶中挑選第一、二兩點(diǎn)間距離接近2mm且點(diǎn)跡清晰的紙帶進(jìn)行測(cè)量．先記下第一點(diǎn)0的位置，再任意取五個(gè)點(diǎn)1,2,3,4,5，用刻度尺測(cè)出距0點(diǎn)的相應(yīng)距離，如圖(乙)所示． ⑥計(jì)算出各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度v1，v2，v3，…. ⑦計(jì)算各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的勢(shì)能減少量mghn并和動(dòng)能增加量mvn2/2進(jìn)行比較.,(1)應(yīng)盡可能控制實(shí)驗(yàn)條件，即應(yīng)滿足機(jī)械能守恒的條件，這就要盡量減少各種阻力，采取的措施有： ①鐵架臺(tái)應(yīng)豎直安裝，可使紙帶所受阻力減小． ②應(yīng)選用質(zhì)量和密度較大的重物，增大重力可使阻力的影響相對(duì)減小，增大密度可以減小體積，可使空氣阻力減?。?(2)應(yīng)先接通電源讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器開(kāi)始打點(diǎn)，再放開(kāi)紙帶讓重錘下落． (3)選取紙帶的原則是： ①點(diǎn)跡清晰 ②所打點(diǎn)呈一條直線,①由于測(cè)量長(zhǎng)度帶來(lái)的誤差屬偶然誤差，減小辦法：一是測(cè)距離時(shí)都應(yīng)從0點(diǎn)量起，二是多測(cè)幾次取平均值． ②實(shí)際上重物和紙帶下落過(guò)程中要克服阻力(主要是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的阻力)做功，故動(dòng)能的增加量ΔEK必定稍小于勢(shì)能的減小量ΔEP，這屬于系統(tǒng)誤差．,在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，下面列出一些實(shí)驗(yàn)步驟： A．用天平稱出重物和夾子的重量 B．把重物系在夾子上 C．將紙帶穿過(guò)計(jì)時(shí)器，上端用手提著，下端夾上系住重物的夾子，再把紙帶向上拉，讓夾子靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器靜止 D．把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在學(xué)生電源的交流輸出端，把輸出電壓調(diào)至6V(電源不接通),E．把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在桌邊的鐵架臺(tái)上，使兩個(gè)限位孔在同一豎直線上 F．在紙帶上選取幾個(gè)點(diǎn)，進(jìn)行測(cè)量和記錄數(shù)據(jù) G．用秒表測(cè)出重物下落時(shí)間 H．接通電源，待計(jì)時(shí)器響聲穩(wěn)定后釋放紙帶 I．切斷電源 J．更換紙帶，重新進(jìn)行兩次 K．在三條紙帶中選出較好的一條 L．進(jìn)行計(jì)算，得出結(jié)論，完成報(bào)告 M．拆下導(dǎo)線，整理器材,以上步驟中，不必要的有________，正確步驟的合理順序是________(填寫(xiě)字母)． 解析：只為了驗(yàn)證機(jī)械能守恒，沒(méi)必要稱量重物的質(zhì)量．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器本身就是計(jì)時(shí)儀器，不再需要秒表． 答案：AG；EDBCHIJMKFL 點(diǎn)評(píng)：做實(shí)驗(yàn)，要了解其目的、原理、器材及其思路，才能很好的把握過(guò)程(步驟)．無(wú)需死記硬背．,(2010·廣州高一檢測(cè))用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，實(shí)驗(yàn)所用的電源為學(xué)生電源，輸出電壓有6V的交流電和直流電兩種．重錘從高處由靜止開(kāi)始下落，重錘上拖著的紙帶通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出一系列的點(diǎn)，對(duì)紙帶上的點(diǎn)的痕跡進(jìn)行測(cè)量，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.,下面列舉了該實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟： A．按照?qǐng)D示的裝置安裝器件； B．將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的直流輸出端上； C．用天平測(cè)量出重錘的質(zhì)量； D．釋放懸掛紙帶的夾子，同時(shí)接通電源開(kāi)關(guān)打出一條紙帶； E．測(cè)量打出的紙帶上某些點(diǎn)之間的距離；,F．根據(jù)測(cè)量的結(jié)果計(jì)算重錘下落過(guò)程中減少的重力勢(shì)能是否等于增加的動(dòng)能． 指出其中沒(méi)有必要進(jìn)行的或者操作不恰當(dāng)?shù)牟襟E，并說(shuō)明其原因． 答案：步驟B是錯(cuò)誤的，應(yīng)該接到電源的交流輸出端．步驟D是錯(cuò)誤的，應(yīng)該先接通電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放紙帶．步驟C不必要，因?yàn)楦鶕?jù)測(cè)量原理，重錘的動(dòng)能和勢(shì)能中都包含了質(zhì)量m，可以約去.,(江蘇鹽城中學(xué)高一檢測(cè))在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz.查得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝9.8m/s2，測(cè)得所用的重物的質(zhì)量為1.00kg.實(shí)驗(yàn)中得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，把第一個(gè)點(diǎn)記作O，另選連續(xù)的4個(gè)點(diǎn)A、B、C、D作為測(cè)量的點(diǎn)．經(jīng)測(cè)量知道A、B、C、D各點(diǎn)到O的距離分別為62.99cm、70.18cm、77.76cm、85.73cm.,(1)根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物由O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)，重力勢(shì)能的減少量等于________J，動(dòng)能的增加量等于________J(取3位有效數(shù)字)．,(2)實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因主要是____________________．為了減小誤差，懸掛在紙帶下的重物的質(zhì)量應(yīng)選擇____________________． (3)如果以v2/2為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出的v2/2－h(huán)圖線是______________，該線的斜率等于________．,解析：(1)先判定D點(diǎn)的可靠性，即判定SBC－SAB是否等于SCD－SBC. 如相等(或在誤差范圍內(nèi))，D點(diǎn)就可靠(即在D點(diǎn)之前物體做自由落體運(yùn)動(dòng))，就可利用,答案：(1)7.62 7.56 (2)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)紙帶的摩擦力；較重的 (3)一條過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線；當(dāng)?shù)刂亓铀俣?9.80m/s2) 點(diǎn)評(píng)：在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，誤差的一部分來(lái)自于空氣阻力及紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔之間的摩擦，故重力勢(shì)能的減少應(yīng)等于動(dòng)能增加量和克服阻力做功之和，所以此題在計(jì)算結(jié)果上肯定是重力勢(shì)能減少的多，動(dòng)能增加的少，其差值除偶然誤差外，就是上述原因造成的．,(哈師大附中高一檢測(cè))在當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹?.8m/s2的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，所用電源的頻率為50Hz.一同學(xué)選擇了一條理想紙帶，用刻度尺測(cè)量時(shí)各計(jì)時(shí)點(diǎn)位置對(duì)應(yīng)刻度尺上的讀數(shù)如圖所示．圖中O是自由落體的初始第一點(diǎn)，A、B、C、D是紙帶上連續(xù)的幾個(gè)點(diǎn)，圖中數(shù)值的單位為厘米．根據(jù)實(shí)驗(yàn)并結(jié)合紙帶回答下列問(wèn)題：,實(shí)驗(yàn)時(shí)要從幾條紙帶中挑選第一、二兩點(diǎn)間的距離接近________并且點(diǎn)跡清晰的紙帶進(jìn)行測(cè)量； 若重錘質(zhì)量為mkg，則重錘從開(kāi)始下落到B點(diǎn)時(shí)，減少的重力勢(shì)能為_(kāi)_______J；(數(shù)字部分保留三位有效數(shù)字) 若重錘質(zhì)量為mkg，則重錘到B點(diǎn)時(shí)，重錘的動(dòng)能為_(kāi)_______J．(數(shù)字部分保留三位有效數(shù)字) 答案：2mm 6.88m 6.82m,(2010·海南高考改編)利用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖所示：,(1)實(shí)驗(yàn)步驟： ①將氣墊導(dǎo)軌放在水平面上，桌面高度不低于1m，將導(dǎo)軌調(diào)至水平； ②用游標(biāo)卡尺測(cè)量擋光條的寬度為l＝9.30mm. ③由導(dǎo)軌標(biāo)尺讀出兩光電門(mén)中心之間的距離s＝________cm. ④將滑塊移至光電門(mén)1左側(cè)某處，待砝碼靜止不動(dòng)時(shí)，釋放滑塊，要求砝碼落地前擋光條已能過(guò)光電門(mén)2；,⑤從數(shù)字計(jì)時(shí)器(圖中未畫(huà)出)上分別讀出擋光條通過(guò)光電門(mén)1和光電門(mén)2所用的時(shí)間Δt1和Δt2； ⑥用天平稱出滑塊和擋光條的總質(zhì)量M，再稱出托盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量m.,(2)用表示直接測(cè)量量的字母寫(xiě)出下列所示物理量的表達(dá)式； ①滑塊通過(guò)光電門(mén)1和光電門(mén)2的瞬時(shí)速度分別為v1＝________和v2＝________. ②當(dāng)滑塊通過(guò)光電門(mén)1和光電門(mén)2時(shí)，系統(tǒng)(包括滑塊、擋光條、托盤(pán)和砝碼)的總動(dòng)能分別為Ek1＝________和Ek2＝________. ③在滑塊從光電門(mén)1運(yùn)動(dòng)到光電門(mén)2的過(guò)程中，系統(tǒng)勢(shì)能的減少量ΔEp＝________(重力加速度為g)． (3)如果ΔEp＝________，則可認(rèn)為驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律．,點(diǎn)評(píng)：氣墊導(dǎo)軌與滑塊之間靠空氣接觸，二者之間的摩擦很小，可以忽略不計(jì)，所以在用此裝置做實(shí)驗(yàn)時(shí)，沒(méi)有必要再平衡摩擦力了．,(上海交大附中高一檢測(cè))用DIS研究機(jī)械能守恒定律．將實(shí)驗(yàn)裝置中的光電門(mén)傳感器接入數(shù)據(jù)采集器，測(cè)定擺錘在某一位置的瞬時(shí)速度，從而求得擺錘在該位置的動(dòng)能，同時(shí)輸入擺錘的高度，求得擺錘在該位置的重力勢(shì)能，進(jìn)而研究勢(shì)能和動(dòng)能轉(zhuǎn)化時(shí)的規(guī)律．實(shí)驗(yàn)中A、B、C、D四點(diǎn)高度為0.150m、0.100m、0.050m、0.000m，已由計(jì)算機(jī)默認(rèn)，不必輸入．現(xiàn)某位同學(xué)要測(cè)定擺錘在D點(diǎn)的瞬時(shí)速度．其實(shí)驗(yàn)裝置如圖(1)所示，接著他點(diǎn)擊“開(kāi)始記錄”，同時(shí)讓擺錘從圖中所示位置釋放，計(jì)算機(jī)將擺錘通過(guò)光電門(mén)傳感器的速度自動(dòng)記錄在表格的對(duì)應(yīng)處，如圖(2)．,圖(2),圖(1),(1)在圖(1)中該同學(xué)實(shí)驗(yàn)的兩處錯(cuò)誤分別是 ①___________________________________________ ②_________________________________________________. (2)圖(2)中計(jì)算機(jī)記錄的數(shù)據(jù)與真實(shí)值相比將________(填“偏大”、“偏小”或“仍準(zhǔn)確”),答案：(1)①光電門(mén)傳感器未放在標(biāo)尺盤(pán)最低端的D點(diǎn) ②擺錘釋放器未置于A點(diǎn) (2)偏小,同學(xué)們,來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全,同學(xué)們,來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全,