1、本冊(cè)主編 廣東實(shí)驗(yàn)中學(xué) 謝 春,2015年五羊高考,高考總復(fù)習(xí)物理(課件),2015年五羊高考物理復(fù)習(xí),第6課時(shí) 實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?（1）實(shí)驗(yàn)處理紙帶方法的遷移運(yùn)用； （2）驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。 2、實(shí)驗(yàn)原理 當(dāng)物體自由下落時(shí)，只有重力做功，物體的 重力勢(shì)能和動(dòng)能互相轉(zhuǎn)化，機(jī)械能守恒。若某一時(shí)刻物體下落的瞬時(shí)速度為v，下落高度為h，則應(yīng)有： ，借助打點(diǎn)計(jì)時(shí)器， 測(cè)出重物某時(shí)刻的下落高度h和該時(shí)刻的瞬時(shí)速度v，即可驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒。實(shí)驗(yàn)裝置如圖6-1所示。測(cè)定第n點(diǎn)的瞬時(shí)速度的方法是：測(cè)出第n點(diǎn)的相鄰前、后兩段相等時(shí)間T內(nèi)下落的距離sn和sn+1，由公vn=_，或由vn=

2、_算出，如圖6-2所示.,課前自主解讀,3、實(shí)驗(yàn)器材 鐵架臺(tái)（帶鐵夾），打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，_，導(dǎo)線，帶鐵夾的重綞，紙帶，_。 4、實(shí)驗(yàn)步驟 （1）按如圖6-1 裝置把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝在鐵架臺(tái)上，用導(dǎo)線把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與電壓為_(kāi)的交流電源連接好； （2）把紙帶的一端在重錘上用夾子固定好，另一端穿過(guò)計(jì)時(shí)器限位孔，用手豎直提起紙帶使重錘停靠在_附近；（3）先_，再_，讓重錘自由下落； （4）重復(fù)幾次，得到35條打好點(diǎn)的紙帶； （5）在打好點(diǎn)的紙帶中挑選第一、二兩點(diǎn)間的距離接近_，且點(diǎn)跡清晰一條紙帶，在起始點(diǎn)標(biāo)上0，以后各，依次標(biāo)上1、2、3用刻度尺測(cè)出對(duì)應(yīng)下落高度h1、h2、h3；,課前自主解讀,學(xué)生電源,2m

3、m,松開(kāi)紙帶,接通電源,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,4-6V低壓交流,刻度尺,課前自主解讀,（6）應(yīng)用公式vn=_計(jì)算各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的即時(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和動(dòng)能的增加量 進(jìn)行比較。 5、注意事項(xiàng) （1）安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，必須使打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的兩限位孔_，以減小紙帶受到的摩擦阻力； （2）選用紙帶時(shí)應(yīng)盡量挑第一、二點(diǎn)間距_的紙帶； （3）因不需要知道動(dòng)能和勢(shì)能的具體數(shù)值，所以_ （“需要”或“不需要”）測(cè)量重物的質(zhì)量。,同一豎直線上,不需要,接近2mm,課堂主題互動(dòng),主題一、實(shí)驗(yàn)原理與步驟,例題1運(yùn)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，在重物在自由下落的情況下“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，電源頻率

4、為50Hz，依次打出的點(diǎn)為0、1、2、3、4，則 (1)在圖中兩條紙帶中應(yīng)選取的紙帶是_，因?yàn)開(kāi) (2)如取從起點(diǎn)0到第3點(diǎn)之間來(lái)驗(yàn)證，必須測(cè)量和計(jì)算出的物理量為_(kāi)， 驗(yàn)證的表達(dá)式為_(kāi).,甲,因?yàn)槲矬w自由下落時(shí)第1、2兩點(diǎn)間的距離應(yīng)接近2mm,測(cè)量點(diǎn)0和3之間的距離h03，點(diǎn)2和4之間的距離h24,變式1在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，有同學(xué)按以下步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作： A用天平稱出重錘和夾子的質(zhì)量； B固定好打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，將連著重錘的紙帶穿過(guò)限位孔，用手提住，且讓手盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器； C松開(kāi)紙帶，接通電源，開(kāi)始打點(diǎn)并如此重復(fù)多次，以得到幾條打過(guò)點(diǎn)的紙帶； D取下紙帶，挑選點(diǎn)跡清晰的紙帶，記下起

5、始點(diǎn)O，在距離O點(diǎn)較近處選擇幾個(gè)連續(xù)計(jì)數(shù)點(diǎn)(或計(jì)時(shí)點(diǎn))，并計(jì)算出各點(diǎn)的速度值； E測(cè)出各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離，即得到重錘下落高度hn； F計(jì)算出mghn和 mvn2/2，看兩者是否相等 在以上步驟中，不必要的步驟是_； 有錯(cuò)誤或不妥的步驟是_； 更正情況是 _； _； _； _.,A,B、C、D、F,B中“讓手盡量靠近”應(yīng)改為“讓重錘盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器”,C中應(yīng)先接通電源，后松開(kāi)紙帶,D中應(yīng)將“距離O點(diǎn)較近處”改為“距離O點(diǎn)較遠(yuǎn)處”,主題一、實(shí)驗(yàn)原理與步驟,主題二、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和誤差分析,例題2某學(xué)生利用“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)測(cè)量一個(gè)質(zhì)量m50g的鉤碼下落時(shí)的加速度值，以測(cè)量當(dāng)?shù)刂亓铀?/p>

6、度該學(xué)生將鉤碼固定在紙帶下端，讓紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，實(shí)驗(yàn)裝置如圖（甲）所示 (1)以下是該同學(xué)正確的實(shí)驗(yàn)操作和計(jì)算過(guò)程，請(qǐng)?zhí)顚?xiě)其中的空白部分： _ _； 取下紙帶，取其中的一段標(biāo)出計(jì)數(shù)點(diǎn)如圖（乙）所示，測(cè)出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離分別為s12.60cm，s24.14cm，s35.69cm，s47.22cm，s58.75cm，s610.29cm.已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)間隔T0.02s，則計(jì)算鉤碼下落加速度的表達(dá)式為 a _，代入數(shù)據(jù)，可得加速度 a_m/s2(計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字) (2)該同學(xué)從實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，鉤碼下落時(shí)的加速度測(cè)量值比 實(shí)際的重力加速度小，為了有效地縮小該實(shí)驗(yàn)測(cè)得的加速度 與實(shí)際的

7、重力加速度之差，請(qǐng)你提出一個(gè)有效的改進(jìn)方法：_.,圖（乙）,圖（甲）,按照實(shí)驗(yàn)的要求，應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶；更換紙帶，重復(fù)以上操作，,9.60,將質(zhì)量較小的鉤碼換成質(zhì)量較大的重錘,獲得5條紙帶，從中選取較理想的紙帶,變式2(2009，廣州“一?！保膀?yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)可以采用如圖所示的(甲)或(乙)方案來(lái)進(jìn)行 (1)比較這兩種方案，_(填“甲”或“乙”)方案好些，理由是：_. (2)該實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，測(cè)得每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示，已知每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔 T0.1s.物體運(yùn)動(dòng)的加速度 a_；該紙帶是采用_(填“甲”或“乙”)實(shí)驗(yàn)方案得到的簡(jiǎn)要寫(xiě)出判斷依據(jù)_,甲,因?yàn)檫@

8、個(gè)方案摩擦阻力小，誤差小，操作方便，實(shí)驗(yàn)器材少,4.8m/s2,乙,因?yàn)槲矬w運(yùn)動(dòng)的加速度比重力加速度小,主題二、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和誤差分析,主題三、根據(jù)不同實(shí)驗(yàn)器材變更驗(yàn)證機(jī)械能守恒的方案,例題3如圖所示，某同學(xué)用驗(yàn)證“碰撞中的動(dòng)量守恒”的器材來(lái)“驗(yàn)證機(jī)械能守恒”的實(shí)驗(yàn)，他的步驟如下： 把斜槽固定在實(shí)驗(yàn)桌邊，調(diào)整斜槽出口，使出口處切線水平； 在出口處拴重錘線，使出口處的豎直投影落于水平地面O點(diǎn)，并在地面上鋪復(fù)寫(xiě)紙、白紙； 從斜槽某一高度處同一點(diǎn)A從靜止開(kāi)始釋放小球多次，找出其平均落地點(diǎn)P. (1)若斜槽厚度不計(jì)，應(yīng)測(cè)量的數(shù)據(jù)有 _； (2)根據(jù)(1)中的數(shù)據(jù)字母寫(xiě)出：若小球機(jī)械能守恒，則需驗(yàn)證的表

9、達(dá)式是_,釋放小球位置A與桌面高度差h1、斜槽末端離地面高度h2、小球平均落地點(diǎn)離斜槽末端的水平距離x.,x24h1h2,變式3與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器一樣，光電計(jì)時(shí)器也是一種研究物體運(yùn)動(dòng)情況是常用的計(jì)時(shí)儀器如圖 (甲)所示，a、b分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置現(xiàn)利用如圖 (乙)所示的裝置驗(yàn)證“機(jī)械能守恒定律”方法是：在滑塊上安裝一遮光板，把滑塊放在水平放置的氣墊導(dǎo)軌上，通過(guò)跨過(guò)定滑輪的細(xì)繩與鉤碼相連，連接好1、2兩個(gè)光電門在圖示位置釋放滑塊后，光電計(jì)時(shí)器記錄下滑塊上的遮光板先后通過(guò)兩個(gè)光電門的時(shí)間分別為t1、t2.已知滑塊(含遮光板)質(zhì)量為M、鉤碼質(zhì)量為m、兩光電門間距為s、遮光板寬度為L(zhǎng)(L遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于

10、s)、當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間.,主題三、根據(jù)不同實(shí)驗(yàn)器材變更驗(yàn)證機(jī)械能守恒的方案,變式3(1)計(jì)算滑塊上的遮光板先后通過(guò)兩個(gè)光電門時(shí)的瞬時(shí) 速度的表達(dá)式：v1_，v2_(用題目中給定的字母表示) (2)本實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證機(jī)械能守恒的表達(dá)式為 _ (用題目中給定的字母表示),主題三、根據(jù)不同實(shí)驗(yàn)器材變更驗(yàn)證機(jī)械能守恒的方案,課外演練,1在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是_ A實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先接通電源，再松開(kāi)紙帶使重錘自由下落 B應(yīng)選用點(diǎn)跡清晰且第一、二兩點(diǎn)間的距離約為2mm的紙帶進(jìn)行測(cè) 量 C必須用天平稱出重錘的質(zhì)量，以便計(jì)算重錘的重力勢(shì)能和動(dòng)能 D為了減小誤差，重錘質(zhì)量應(yīng)大一些 2在“驗(yàn)證

11、機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，對(duì)于自由下落的重物，下列選擇條件中可取的是_ A選用重物時(shí)，重的比輕的好 B選用重物時(shí)，體積小的比大的好 C重物所受重力應(yīng)與它所受的空氣阻力和紙帶所受來(lái)自打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的阻力平衡 D重物所受重力應(yīng)遠(yuǎn)大于它所受的空氣阻力和紙帶所受來(lái)自打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的阻力,C,ABD,3某同學(xué)為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律編排了如下實(shí)驗(yàn)步驟： A用天平稱出重物的質(zhì)量； B把紙帶固定到重物上，并把紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，提升到一定高度； C拆掉導(dǎo)線，整理儀器； D斷開(kāi)電源，調(diào)換紙帶，重做兩次； E用秒表測(cè)出重物下落的時(shí)間； F用毫米刻度尺測(cè)出計(jì)數(shù)點(diǎn)與起點(diǎn)的距離，記錄數(shù)據(jù)，并計(jì)算出結(jié)果，得出結(jié)論； G將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

12、接到低壓交流電源上； H接通電源，釋放紙帶； I將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到低壓直流電源上； J將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定到桌邊的鐵架臺(tái)上 上述實(shí)驗(yàn)步驟中錯(cuò)誤的是_，可有可無(wú)的是_，其余正確且必要的步驟按實(shí)驗(yàn)操作順序排列是_(均只需填步驟的代號(hào)),課外演練,E、I,A,J、G、B、H、D、C、F,4在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源頻率為50Hz，當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊闹禐?.80 m/s2，測(cè)得所用重物的質(zhì)量為1.00kg.甲、乙、丙三學(xué)生分別用同一裝置打出三條紙帶，量出各紙帶上第1、2兩點(diǎn)間的距離分別為0.18cm，0.19cm和0.25cm，可見(jiàn)其中肯定有一個(gè)學(xué)生在操作上有錯(cuò)誤，錯(cuò)誤操作的同學(xué)是：

13、_.原因是：_.若按實(shí)驗(yàn)要求正確地選出紙帶進(jìn)行測(cè)量，量得連續(xù)三點(diǎn)A、B、C到第一個(gè)點(diǎn)的距離如圖 61所示(相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02 s)，那么：,課外演練,丙,該同學(xué)先放開(kāi)紙帶后接通的電源,(1)紙帶的_端與重物相連； (2)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B時(shí)，物體的速度vB_； (3)從起點(diǎn)O到打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B的過(guò)程中重力勢(shì)能減少量是EP_，此過(guò)程中物體動(dòng)能的增加量EK_； (4)通過(guò)計(jì)算，數(shù)值上EP_EK(填“”、“”、“”)，這是因?yàn)開(kāi),課外演練,左,0.98m/s,0.49J,0.48J,實(shí)驗(yàn)中存在阻力不可避免,5在用落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí)，某同學(xué)按照正確的操作選得紙帶如圖62所示其中O是起

14、始點(diǎn)，A、B、C是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連續(xù)打下的3個(gè)點(diǎn)該同學(xué)用毫米刻度尺測(cè)量O到A、B、C各點(diǎn)的距離，并記錄在圖62中(單位cm) (1)這三個(gè)數(shù)據(jù)中不符合有效數(shù)字讀數(shù)要求的是_，應(yīng)記作_cm. (2)該同學(xué)用重錘在OB段的運(yùn)動(dòng)來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒，已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭9.80 m/s2，他用AC段的平均速度大小表示B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的物,課外演練,OC,15.70,體的瞬時(shí)速度大小，則該段重錘重力勢(shì)能的減少量為_(kāi)，而動(dòng)能的增加量為_(kāi)，(均保留3位有效數(shù)字，重錘質(zhì)量用m表示)這樣驗(yàn)證的系統(tǒng)誤差總是使重力勢(shì)能的減少量_動(dòng)能的增加量，原因是_ _ (3)另一位同學(xué)根據(jù)同一條紙帶，同一組數(shù)據(jù)，也用重錘在OB段的運(yùn)動(dòng)來(lái)驗(yàn)證

15、機(jī)械能守恒，不過(guò)他數(shù)了一下：從打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第一個(gè)點(diǎn)O數(shù)起，圖中的B是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第9個(gè)點(diǎn)因此他用vBgt計(jì)算跟B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的物體的即時(shí)速度，得到動(dòng)能的增加量為_(kāi)，這樣驗(yàn)證時(shí)的系統(tǒng)誤差總是使重力勢(shì)能的減少量_動(dòng)能的增加量，原因是_ _,課外演練,1.22m,1.20m,大于,速度v是實(shí)際速度，因?yàn)橛心Σ辽鸁?，減少的重力 勢(shì)能一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,1.23m,小于,速度v是按照自由落體計(jì)算的，對(duì)應(yīng)的下落高度處速度 大小比實(shí)際測(cè)得的高度要大,課外演練,6.用如圖63(a)所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 為了減少_帶 來(lái)的誤差，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的兩個(gè)限位孔中心連線 應(yīng)在一條豎直線上 實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，先_，再

16、_(選填“釋放紙帶”、“接通 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源”),紙帶與限位孔之間的摩擦阻力,接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源,釋放紙帶,如圖63(b)是某次實(shí)驗(yàn)的一條紙帶，A、B、C、D、E、F、G是連續(xù)的七個(gè)點(diǎn)為驗(yàn)證重錘對(duì)應(yīng)B點(diǎn)和F點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能是否相等，并使數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)便，應(yīng)測(cè)量_兩點(diǎn)間的距離，_兩點(diǎn)間的距離和B、F兩點(diǎn)間的距離 若重物質(zhì)量為0.200kg，B、F間的距離為12.00cm，g取9.8m/s2.對(duì)應(yīng)B到F的下落過(guò)程中，重錘重力勢(shì)能的減少量Ep_J(計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字),課外演練,A、C,E、G,0.235,7某同學(xué)在應(yīng)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器做驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)中，獲取一根紙帶如圖64所示，但測(cè)量發(fā)現(xiàn)0、1兩點(diǎn)距離遠(yuǎn)大于2mm，且0、1和1、2間有點(diǎn)漏打或沒(méi)有顯示出來(lái)，而其他所有打點(diǎn)都是清晰完整的，現(xiàn)在該同學(xué)用刻度尺分別量出2、3、4、5、6、7六個(gè)點(diǎn)到0點(diǎn)的長(zhǎng)度hi(i2，3，47)，再分別計(jì)算得到3、4、5、6四個(gè)點(diǎn)的速度vi和vi2(i2，3，4，5，6)，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)