浙江省2017年高考物理三轮冲刺实验8验证机械能守恒定律课件201705213238.ppt

实验(8 ):验证机械能守恒定律一、实验原理图二、基本实验要求 ,用刻度尺测出物体下落的高度 h n,求出对应点的瞬时速度 v n,比较重力势能的减少量与动能的增加量,若二者相等, 则机械能守恒。 (带铁夹)、打点计时器、学生电源、导线、带铁夹的重锤、纸带、刻度尺。 (1) 按实验原理图把打点计时器竖直固定在铁架台上,用导线把打点计时器与学生电源连接好。(2) 把纸带的一端在重锤上用夹子固定好,另一端穿过打点计时器限位孔。(3) 用手提着纸带,让重物靠近打点计时器并处于静止状态,然后接通电源,松开纸带,让重物自由落下。重复几次,得到 3~5条打好点的纸带。(4) 在打好点的纸带中挑选出点迹清晰的纸带进行测量,在起始点标上 O,以后各点依次标上 A、B、C…,用刻度尺测出对应下落高度 h 1、h 2、h 3…,如图所示。(5) 应用公式,算出各点对应的即时速度 v 1、v 2、 v 3、…、v n,填入记录表中。(6) 计算各点对应的势能减少量ΔE p和动能的增加量ΔE k,进行比较。 (1) 方案一:利用起始点和第 n点计算。将测量计算得到的 h n和v n的值代入 gh n和,如果在实验误差允许的条件下,二者相等,则机械能守恒定律是正确的。(2) 方案二:任取两点计算。①任取较远两点 A、B测出 h AB,算出 gh AB,算出的值。②若在实验误差允许的条件下二者相等,则机械能守恒定律是正确的。(3) 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 n,并计算各点速度的平方,然后以 v 2为纵轴,以h为横轴,根据实验数据绘出 v 2-h图象,若在误差允许的条件下,图线是一条过原点的直线,则机械能守恒定律是正确的。 (1) 重物应选用质量大、体积小、密度大的材料。(2) 打点计时器安装要稳固,并使两限位孔在同一竖直线上,以减少摩擦阻力。(3) 实验中,手提着纸带上端并保持纸带竖直,减少纸带与限位孔间的摩擦阻力。(4) 实验中,需保持提纸带的手不动并让重物靠近打点计时器,待接通电源,让打点计时器工作正常后再松开纸带让重物下落,以保证第一个点是一个清晰的点。(5) 因不需要知道动能和势能的具体数值,因此不需要测出重物的质量 m。 ,所以动能的增加量要小于势能的减少量。考点 1考点 2考点 3考点 1实验原理和操作典例 5 (1) 在“验证机械能守恒定律”的实验中,某实验小组分别设计了如图甲、乙、丙所示的实验装置来验证机械能守恒定律。考点 1考点 2考点 3 (1) 经分析比较后,其中最理想的实验装置是(选填“甲”“乙”或“丙”)。(2) 某个小组的三位同学按照正确的操作选得纸带如图所示,其中 O是起始点,A、B、C是打点计时器连续打下的 3个点。该同学用毫米刻度尺测量 O到A、B、C各点的距离,用重物在 OB 段的运动来验证机械能守恒,已知当地的重力加速度 g取9. 80 m/s 2,打点计时器所用电源频率为 f= 50 Hz, 设重物质量为 kg 。考点 1考点 2考点 3①甲同学发现,图中的 B是除起始点外打点计时器打下的第 n个点, 因此他用 v B=ngT (T是打点计时器的打点周期)计算 B点对应时刻重物的速度,这样得到的结果是重力势能的减少量(选填“大于”“小于”或“等于”)动能的增加量。②乙同学认为,可以利用 O点到 B点的距离 h B,计算 B点对应时刻重物的速度,这样得到的结果是重力势能的减少量(选填“大于”“小于”或“等于”)动能的增加量。③丙同学用 AC 段的平均速度作为跟 B点对应的重物瞬时速度,即用计算 B点对应时刻重物的速度,这样得到的结果是重力势能的减少量(填“大于”“小于”或“等于”)动能的增加量。你认为三位同学的数据处理方法中合理的是(选填“甲”“乙”或“丙”)。考点 1考点 2考点 3解析: (1) 甲;(2) ①甲同学直接按自由落体计算的瞬时速度,而实际运动过程中有空气阻力和摩擦力,加速度会小于 g,所以这样计算的速度偏大,所以重力势能的减少量小于动能的增加量;②乙同学直接利用高度按照匀加速计算速度,相当于是利用重力势能求动能, 结果是相等的,但这种求法是错误的;③丙同学用匀变速直线运动规律求解 B点速度,与重物实际运动规律相符,所以速度计算正确,由于实验过程中摩擦阻力的存在,重力势能有一部分转化给了摩擦阻力做功产生的内能,重力势能的减少量大于动能的增加量。三位同学的数据处理方法中合理的是丙。答案: (1) 甲(2) ①小于②等于③大于丙