第六單元實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律解讀實(shí)驗(yàn)的核心及要點(diǎn)1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證機(jī)械能守恒定律2．實(shí)驗(yàn)原理機(jī)械能守恒的條件是：只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化，而總的機(jī)械能保持不變．在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，我們利用的是特殊情況(只受重力的自由落體運(yùn)動)來驗(yàn)證機(jī)械能守恒．3．實(shí)驗(yàn)器材鐵架臺(含鐵夾)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、重錘(帶紙帶夾)、紙帶、復(fù)寫紙、導(dǎo)線，毫米刻度尺，學(xué)生電源．4．實(shí)驗(yàn)步驟(1)將檢查調(diào)整好的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器豎直架穩(wěn)在鐵架臺上，接好電路．(2)將紙帶用夾子固定在重物上，并讓紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器．先用手提住，使重物在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近靜止．上圖所示．(3)接通電源，松開紙帶，讓重物自由下落．(4)取下紙帶，換上新紙帶．重復(fù)做幾次．(5)選取1、2兩點(diǎn)間距接近2mm并且點(diǎn)跡清晰的紙帶．(6)在挑選的紙帶上，記下第一點(diǎn)的位置0，并在紙帶上依次選取幾個(gè)點(diǎn)1、2、3…根據(jù)時(shí)間t內(nèi)的平均速度等于該段時(shí)間中點(diǎn)t/2時(shí)刻的瞬時(shí)速度，測出點(diǎn)1到點(diǎn)3之間的距離除以2×0.02s(紙帶上任意兩個(gè)相鄰的點(diǎn)之間所表示的時(shí)間都是0.02s)．計(jì)算出平均速度就是2處的瞬時(shí)速度．用這種辦法計(jì)算出物體在打下點(diǎn)1、2、3…時(shí)的瞬時(shí)速度v1、v2、v3…(7)用刻度尺測量紙帶上從0到1、2、3…之間的距離h1、h2、h3…，這些距離就是在打下1、2、3…時(shí)物體下降的高度．(8)把得到的數(shù)據(jù)填入下面的表格里，并計(jì)算各個(gè)對應(yīng)的mv和mgh，看是否相等，從而得出結(jié)論.一、引起誤差差的主要因素素(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)時(shí)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)時(shí)器應(yīng)豎直地地架穩(wěn)，以便便減小重物帶帶著紙帶下落落時(shí)所受的阻阻力．(2)釋放紙紙帶的方法：：讓紙帶夾緊緊處靠近打點(diǎn)點(diǎn)計(jì)時(shí)器，先先接通電源，，再放紙帶．．能使打出的的第一個(gè)點(diǎn)清清晰．(3)重錘質(zhì)質(zhì)量大一些，，體積小些，，使摩擦阻力力的相對誤差差減?。纠?】用(如實(shí)驗(yàn)原原理圖)所示示的實(shí)驗(yàn)裝置置驗(yàn)證機(jī)械能能守恒定律．．在下面所列列舉的該實(shí)驗(yàn)驗(yàn)的幾個(gè)操作作步驟中，你你認(rèn)為沒有必必要進(jìn)行的或或者操作不恰恰當(dāng)?shù)牟襟E是是________(填填字母代號)．A．按照圖示示的裝置安裝裝器件B．將電火花花計(jì)時(shí)器接到到學(xué)生電源的的直流輸出端端上C．先放手讓讓紙帶和重物物下落，再接接通電源開關(guān)關(guān)D．在打出的的紙帶上，依依據(jù)打點(diǎn)的先先后順序選取取連續(xù)的A、B、C、D四個(gè)合適的點(diǎn)點(diǎn)，通過測量量計(jì)算得出B、C兩點(diǎn)的速度vB、vC，并測出B、C兩點(diǎn)的距離為為h【答案】BC二、瞬時(shí)速度度的處理思想想與方法1．瞬時(shí)速度的求求解方法做勻變速運(yùn)動動的紙帶上某某點(diǎn)的瞬時(shí)速速度，等于該該點(diǎn)前后相鄰鄰兩點(diǎn)間的平平均速度．2．深刻理解解速度計(jì)算方方法的選取其中第①種方方法，實(shí)際上上已經(jīng)默許了了運(yùn)動是自由由落體運(yùn)動．．你既然已經(jīng)經(jīng)默許只有重重力了，就承承認(rèn)了機(jī)械能能守恒，那還還驗(yàn)證什么，，顯然不是本本實(shí)驗(yàn)的目的的．該方法不不能用在該實(shí)實(shí)驗(yàn)中，這一一點(diǎn)也是一個(gè)個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)．第②種方法也也是首先承認(rèn)認(rèn)這是一個(gè)自自由落體運(yùn)動動．由于各種種摩擦阻力不不可避免，所所以實(shí)際下落落加速度必將將小于g，而下落高度度是直接測量量的，這樣將將得到動能的的變化量大于于重力勢能的的變化量的錯(cuò)錯(cuò)誤結(jié)論．有有阻力作用的的情況下，動動能的變化量量應(yīng)小于重力力勢能的變化化量，這也是是學(xué)生實(shí)驗(yàn)中中的易錯(cuò)點(diǎn)，，因此這種方方法處理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)也是錯(cuò)誤的的．三、幾個(gè)問題題的處理1．質(zhì)量的處理本實(shí)驗(yàn)不需要要知道動能和和勢能的具體體數(shù)值，因此此不需要用天天平測出重物物的質(zhì)量m.有些教科書書或教輔材料料上涉及到““重物的質(zhì)量量用天平測出出”，這并不不意味著必需需測質(zhì)量．有有了質(zhì)量的具具體數(shù)值，只只是為了便于于表述動能和和勢能的具體體數(shù)值．【例2】驗(yàn)證機(jī)械能守守恒定律的實(shí)實(shí)驗(yàn)采用重物物自由下落的的方法．【例3】在利用打點(diǎn)計(jì)計(jì)時(shí)器和重錘錘做“驗(yàn)證機(jī)機(jī)械能守恒定定律”的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)時(shí)，以下說說法正確的是是()A．應(yīng)選用質(zhì)質(zhì)量較大的重重錘，使重錘錘和紙帶所受受的重力遠(yuǎn)大大于它們所受受的阻力B．重錘的質(zhì)質(zhì)量必須測出出才能完成驗(yàn)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)C．處理數(shù)據(jù)據(jù)時(shí)必須挑選選第一、二兩兩點(diǎn)間距離接接近2mm的紙帶才能能完成實(shí)驗(yàn)D．處理數(shù)據(jù)據(jù)時(shí)可以避開開紙帶上初始始的密集的幾幾點(diǎn)，選擇后后面合適的兩兩點(diǎn)進(jìn)行測算算與驗(yàn)證【解析】實(shí)驗(yàn)的條件是是只有重力做做功，因此紙紙帶所受阻力力相對重力而而言越小，實(shí)實(shí)驗(yàn)的相對誤誤差越?。捎捎谑球?yàn)證實(shí)實(shí)驗(yàn)，不需要要知道動能和和勢能的具體體數(shù)值，因此此不需要測出出重物的質(zhì)量量m；高度只要不不是從第一個(gè)個(gè)點(diǎn)算起，利利用ΔEk＝Δmgh也可以驗(yàn)證機(jī)機(jī)械能守恒．．【答案】AD【學(xué)法指導(dǎo)】】從以上兩例可可以看出，是是否需要第1、2兩點(diǎn)間間的距離接近近2mm的的紙帶，取決決于題目的要要求，如果題題目要求高度度從打第1個(gè)個(gè)點(diǎn)量起的，，這就要求必必須選用第1、2兩點(diǎn)間間的距離接近近2mm的的紙帶．如果果驗(yàn)證的是紙紙帶中的某一一段中動能的的變化量和重重力勢能的變變化量的關(guān)系系，則不需第第1、2兩點(diǎn)點(diǎn)間的距離接接近2mm的紙帶．一、、新新情情境境下下的的探探究究能能力力的的培培養(yǎng)養(yǎng)【例例1】】如右右圖圖所所示示，，用用包包有有白白紙紙的的質(zhì)質(zhì)量量為為1.00kg的的圓圓柱柱棒棒替替代代紙紙帶帶和和重重物物，，蘸蘸有有顏顏料料的的毛毛筆筆固固定定在在電電動動機(jī)機(jī)上上并并隨隨之之勻勻速速轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動動，，使使之之替替代代打打點(diǎn)點(diǎn)計(jì)計(jì)時(shí)時(shí)器器．．當(dāng)當(dāng)燒燒斷斷懸懸掛掛圓圓柱柱棒棒的的線線后后，，圓圓柱柱棒棒豎豎直直自自由由下下落落，，毛毛筆筆就就在在圓圓柱柱棒棒面面的的紙紙上上畫畫出出記記號號，，如如圖圖所所示示，，設(shè)設(shè)毛毛筆筆接接觸觸棒棒時(shí)時(shí)不不影影響響棒棒的的運(yùn)運(yùn)動動．．測得得記記號號之之間間的的距距離離依依次次為為26.0mm、、50.0mm、、74.0mm、、98.0mm、、122.0mm、、146.0mm.已已知知電電動動機(jī)機(jī)銘銘牌牌上上標(biāo)標(biāo)有有““1200r/min””的的字字樣樣，，由由此此驗(yàn)驗(yàn)證證機(jī)機(jī)械械能能守守恒恒定定律律．．根根據(jù)據(jù)以以上上內(nèi)內(nèi)容容可可得得：：(1)毛毛筆畫出出的相鄰鄰兩條線線的時(shí)間間間隔T＝________s.(2)根根據(jù)上圖圖所給的的數(shù)據(jù)，，可知毛毛筆畫下下記號3時(shí)，圓圓柱棒下下落的速速度v3＝________m/s；；畫下記記號6時(shí)時(shí)，圓柱柱棒下落落的速度度v6＝________m/s；；記號3、6之之間棒的的動能變變化量為為________J，重力力勢能的的變化量量為________J，由由此得出出的結(jié)論論是_________________________________________________.(g取9.8m/s2，且結(jié)果保保留三位有有效數(shù)字)【解析】本題是變形形的打點(diǎn)計(jì)計(jì)時(shí)器，電電動機(jī)勻速速轉(zhuǎn)動一周周在白紙上上留下記號號，這恰是是另類“打點(diǎn)計(jì)時(shí)器器”．其他問題的的處理就是是常規(guī)的機(jī)機(jī)械能守恒恒的問題了了，故只需需求出電動動機(jī)轉(zhuǎn)動的的周期，即即可把本題題轉(zhuǎn)化為紙紙帶數(shù)據(jù)的的處理問題題．由勻變變速直線運(yùn)運(yùn)動平均速速度與時(shí)間間中點(diǎn)的瞬瞬時(shí)速度相相等可求出出瞬時(shí)速度度．【答案】(1)0.05(2)1.242.682.822.88在誤誤差允許范范圍內(nèi)，圓圓柱棒的機(jī)機(jī)械能守恒恒二、雙物體體為背景的的機(jī)械能守守恒的考查查利用雙物體體為背景進(jìn)進(jìn)行機(jī)械能能守恒考查查，是近些些年在機(jī)械械能守恒方方面考查的的一個(gè)新動動向，請考考生們注意意這一考查查動向，熟熟練掌握常常見的雙物物體機(jī)械能能守恒的一一些情景，，是應(yīng)對這這一考查的的有效途徑徑．【例2】如圖所示，，兩個(gè)質(zhì)量量各為m1和m2的小物塊A和B，分別系在在一條跨過過定滑輪的的軟繩兩端端，已知m1＞m2，現(xiàn)要利用用此裝置驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能能守恒定律律．(1)若選選定物塊A從靜止開始始下落的過過程進(jìn)行測測量，則需需要測量的的物理量有有________(在橫線線上填入選選項(xiàng)前的編編號)①物塊的質(zhì)質(zhì)量m1、m2；②物物塊塊A下落落的的距距離離及及下下落落這這段段距距離離所所用用的的時(shí)時(shí)間間；；③物物塊塊B上升升的的距距離離及及上上升升這這段段距距離離所所用用的的時(shí)時(shí)間間；；④繩子的長度度．(2)為提高高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的的準(zhǔn)確程度，，某小組同學(xué)學(xué)對此實(shí)驗(yàn)提提出以下建議議：①繩的質(zhì)量要要輕；②在“輕質(zhì)繩繩”的前提下下，繩子越長長越好；③盡量保證物物塊只沿豎直直方向運(yùn)動，，不要搖晃；；④兩個(gè)物塊的的質(zhì)量之差要要盡可能?。陨辖ㄗh中確確實(shí)對提高準(zhǔn)準(zhǔn)確程度有作作用的是________(在橫線線上填入選項(xiàng)項(xiàng)前的編號)．(3)寫出一一條上面沒有有提到的對提提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果果準(zhǔn)確程度有有益的建議：：__________________________________________.【解析】(1)通過連連接在一起的的A、B兩物體驗(yàn)證機(jī)機(jī)械能守恒定定律，即驗(yàn)證證系統(tǒng)的勢能能變化與動能能變化是否相相等，A、B連接在一起，，A下降的距離一一定等于B上升的距離；；A、B的速度大小總總是相等的，，故不需要測測量繩子的長長度和B上升的距離及及時(shí)間，只需需要知道②或③之一即可．(2)如果繩繩子質(zhì)量不能能忽略，則A、B組成的系統(tǒng)勢勢能將有一部部分轉(zhuǎn)化為繩繩子的動能，，從而為驗(yàn)證證機(jī)械能守恒恒定律帶來誤誤差；若物塊塊搖擺，則兩兩物體的速度度有差別，為為計(jì)算系統(tǒng)的的動能帶來誤誤差；繩子長長度和兩個(gè)物物塊質(zhì)量差應(yīng)應(yīng)適當(dāng)．(3)多次測測量取平均值值可減小測量量誤差，繩子子伸長量盡量量小，可提高高測量高度的的準(zhǔn)確度．(或：實(shí)驗(yàn)過過程中，滑輪輪也會轉(zhuǎn)動，，其能量同樣樣來源于A、B組成的系統(tǒng)，，故應(yīng)減小滑滑輪的質(zhì)量)【答