2019-2020年高考物理一輪復(fù)習 第五章 第6課 實驗 驗證機械能守恒定律練習.doc
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2019-2020年高考物理一輪復(fù)習 第五章 第6課 實驗 驗證機械能守恒定律練習 一、實驗?zāi)康? 驗證機械能守恒定律． 二、實驗原理 1．在只有重力做功的自由落體運動中，物體的重力勢能和動能互相轉(zhuǎn)化，但總的機械能保持不變．若物體某時刻瞬時速度為v，下落高度為h，則重力勢能的減少量為mgh，動能的增加量為mv2，看它們在實驗誤差允許的范圍內(nèi)是否相等，若相等則驗證了機械能守恒定律． 2．速度的測量：做勻變速運動的紙帶上某點的瞬時速度等于相鄰兩點之間的平均速度v1＝2t. 計算打第n個點速度的方法：測出第n個點與相鄰前后點間的距離sn和sn＋1，由公式vn＝或vn＝算出，如圖所示． 三、實驗器材 鐵架臺(含鐵夾)，打點計時器，學(xué)生電源，紙帶，復(fù)寫紙，導(dǎo)線，毫米刻度尺，重物(帶紙帶夾)． 四、實驗步驟 1．安裝置：按圖所示將檢查、調(diào)整好的打點計時器豎直固定在鐵架臺上，接好電路． 2．打紙帶：將紙帶的一端用夾子固定在重物上，另一端穿過打點計時器的限位孔，用手提著紙帶使重物靜止在靠近打點計時器的地方．先接通電源，后松開紙帶，讓重物帶著紙帶自由下落． 更換紙帶重復(fù)做3～5次實驗． 3．選紙帶：分兩種情況說明 (1)用mv＝mghn驗證時，應(yīng)選點跡清晰，且第1、2兩點間距離小于或接近2 mm的紙帶．若第1、2兩點間的距離大于2 mm，這是由于先釋放紙帶后接通電源造成的．這樣，第1個點就不是運動的起始點了，這樣的紙帶不能選． (2)用mv－mv＝mgΔh驗證時，由于重力勢能的相對性，處理紙帶時，選擇適當?shù)狞c為基準點，這樣紙帶上打出的第1、2兩點間的距離是否大于2 mm就無關(guān)緊要了，所以只要后面的點跡清晰就可選用． 五、數(shù)據(jù)處理 1．測量計算． 在起始點標上0，在以后各點依次標上1、2、3…，用刻度尺測出對應(yīng)下落高度h1、h2、h3…. 利用公式vn＝計算出點1、點2、點3、…的瞬時速度v1、v2、v3…. 2．驗證守恒． 法一：利用起始點和第n點計算．代入ghn和v，如果在實驗誤差允許的條件下，ghn＝v，則機械能守恒． 法二：任取兩點計算． (1)任取兩點A、B測出hAB，算出ghAB. (2)算出v－v的值． (3)在實驗誤差允許的條件下，如果ghAB＝v－v，則機械能守恒定律是正確的． 法三：圖象法．從紙帶上選取多個點，測量從第一點到其余各點的下落高度h，并計算各點速度的平方v2，然后以v2為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出v2h圖線．若在誤差允許的范圍內(nèi)圖象是一條過原點且斜率為g的直線，則驗證了機械能守恒． 六、注意事項 1．打點計時器要穩(wěn)定地固定在鐵架臺上，打點計時器平面與紙帶限位孔調(diào)整到豎直方向，以減小摩擦阻力． 2．重物要選用密度大、體積小的物體，這樣可以減小空氣阻力的影響，從而減小實驗誤差． 3．實驗中，需保持提紙帶的手不動，且保證紙帶豎直，待接通電源，打點計時器工作穩(wěn)定后，再松開紙帶． 4．速度不能用vn＝gtn或vn＝計算，重物下落的高度h，也只能用刻度尺直接測量，而不能用hn＝gt或hn＝計算得到． 七、誤差分析 1．本實驗中因重物和紙帶在下落過程中要克服各種阻力(空氣阻力、打點計時器阻力)做功，故動能的增加量ΔEk稍小于重力勢能的減少量ΔEP，即ΔEk<ΔEp，這屬于系統(tǒng)誤差．改進的辦法是調(diào)整器材的安裝，盡可能地減少阻力． 2．本實驗的另一個誤差來源于長度的測量，屬偶然誤差．減小誤差的辦法是測下落距離時都從0點量起，一次將各打點對應(yīng)的下落高度測量完．或者采用多次測量取平均值來減小誤差． 利用如圖所示裝置進行“驗證機械能守恒定律”的實驗時，需要測量物體由靜止開始自由下落到某點時的瞬時速度v和下落高度h .某班同學(xué)利用實驗得到的紙帶，設(shè)計了以下四種測量方案，其中正確的是(D) A．用刻度尺測出物體下落的高度h，并測出下落時間t通過v＝gt計算出瞬時速度v B．用刻度尺測出物體下落的高度h，并通過v＝計算出瞬時速度v C．根據(jù)做勻變速直線運動時紙帶上某點的瞬時速度等于這點前后相鄰兩點間的平均速度，測算出瞬時速度v，并通過h＝計算出高度h D．用刻度尺測出物體下落的高度h，根據(jù)做勻變速直線運動時紙帶上某點的瞬時速度等于這點前后相鄰兩點間的平均速度，測算出瞬時速度v 解析：在驗證機械能守恒定律的實驗中不能將物體下落的加速度看作g，只能把它當作未知的定值，所以正確方案只有D項． 課時作業(yè) 1．在利用自由落體運動驗證機械能守恒定律的實驗中，打點計時器的兩個限位孔不在同一豎直線上會使紙帶通過時受到較大阻力，這樣導(dǎo)致的實驗結(jié)果是A． A．mgh>mv2 B．mgh下載提示(請認真閱讀)
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