2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第五章 第6課 實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律練習(xí).doc
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2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第五章 第6課 實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律練習(xí) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律． 二、實(shí)驗(yàn)原理 1．在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)能互相轉(zhuǎn)化，但總的機(jī)械能保持不變．若物體某時(shí)刻瞬時(shí)速度為v，下落高度為h，則重力勢(shì)能的減少量為mgh，動(dòng)能的增加量為mv2，看它們?cè)趯?shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)是否相等，若相等則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律． 2．速度的測(cè)量：做勻變速運(yùn)動(dòng)的紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于相鄰兩點(diǎn)之間的平均速度v1＝2t. 計(jì)算打第n個(gè)點(diǎn)速度的方法：測(cè)出第n個(gè)點(diǎn)與相鄰前后點(diǎn)間的距離sn和sn＋1，由公式vn＝或vn＝算出，如圖所示． 三、實(shí)驗(yàn)器材 鐵架臺(tái)(含鐵夾)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，學(xué)生電源，紙帶，復(fù)寫(xiě)紙，導(dǎo)線，毫米刻度尺，重物(帶紙帶夾)． 四、實(shí)驗(yàn)步驟 1．安裝置：按圖所示將檢查、調(diào)整好的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器豎直固定在鐵架臺(tái)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(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，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．先接通電源，后松開(kāi)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(shí)驗(yàn)． 3．選紙帶：分兩種情況說(shuō)明 (1)用mv＝mghn驗(yàn)證時(shí)，應(yīng)選點(diǎn)跡清晰，且第1、2兩點(diǎn)間距離小于或接近2 mm的紙帶．若第1、2兩點(diǎn)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(gè)點(diǎn)就不是運(yùn)動(dòng)的起始點(diǎn)了，這樣的紙帶不能選． (2)用mv－mv＝mgΔh驗(yàn)證時(shí)，由于重力勢(shì)能的相對(duì)性，處理紙帶時(shí)，選擇適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，這樣紙帶上打出的第1、2兩點(diǎn)間的距離是否大于2 mm就無(wú)關(guān)緊要了，所以只要后面的點(diǎn)跡清晰就可選用． 五、數(shù)據(jù)處理 1．測(cè)量計(jì)算． 在起始點(diǎn)標(biāo)上0，在以后各點(diǎn)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…. 利用公式vn＝計(jì)算出點(diǎn)1、點(diǎn)2、點(diǎn)3、…的瞬時(shí)速度v1、v2、v3…. 2．驗(yàn)證守恒． 法一：利用起始點(diǎn)和第n點(diǎn)計(jì)算．代入ghn和v，如果在實(shí)驗(yàn)誤差允許的條件下，ghn＝v，則機(jī)械能守恒． 法二：任取兩點(diǎn)計(jì)算． (1)任取兩點(diǎn)A、B測(cè)出hAB，算出ghAB. (2)算出v－v的值． (3)在實(shí)驗(yàn)誤差允許的條件下，如果ghAB＝v－v，則機(jī)械能守恒定律是正確的． 法三：圖象法．從紙帶上選取多個(gè)點(diǎn)，測(cè)量從第一點(diǎn)到其余各點(diǎn)的下落高度h，并計(jì)算各點(diǎn)速度的平方v2，然后以v2為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實(shí)驗(yàn)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(guò)原點(diǎn)且斜率為g的直線，則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒． 六、注意事項(xiàng) 1．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器要穩(wěn)定地固定在鐵架臺(tái)上，打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(shí)驗(yàn)誤差． 3．實(shí)驗(yàn)中，需保持提紙帶的手不動(dòng)，且保證紙帶豎直，待接通電源，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作穩(wěn)定后，再松開(kāi)紙帶． 4．速度不能用vn＝gtn或vn＝計(jì)算，重物下落的高度h，也只能用刻度尺直接測(cè)量，而不能用hn＝gt或hn＝計(jì)算得到． 七、誤差分析 1．本實(shí)驗(yàn)中因重物和紙帶在下落過(guò)程中要克服各種阻力(空氣阻力、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器阻力)做功，故動(dòng)能的增加量ΔEk稍小于重力勢(shì)能的減少量ΔEP，即ΔEk<ΔEp，這屬于系統(tǒng)誤差．改進(jìn)的辦法是調(diào)整器材的安裝，盡可能地減少阻力． 2．本實(shí)驗(yàn)的另一個(gè)誤差來(lái)源于長(zhǎng)度的測(cè)量，屬偶然誤差．減小誤差的辦法是測(cè)下落距離時(shí)都從0點(diǎn)量起，一次將各打點(diǎn)對(duì)應(yīng)的下落高度測(cè)量完．或者采用多次測(cè)量取平均值來(lái)減小誤差． 利用如圖所示裝置進(jìn)行“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要測(cè)量物體由靜止開(kāi)始自由下落到某點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度v和下落高度h .某班同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，設(shè)計(jì)了以下四種測(cè)量方案，其中正確的是(D) A．用刻度尺測(cè)出物體下落的高度h，并測(cè)出下落時(shí)間t通過(guò)v＝gt計(jì)算出瞬時(shí)速度v B．用刻度尺測(cè)出物體下落的高度h，并通過(guò)v＝計(jì)算出瞬時(shí)速度v C．根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于這點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度，測(cè)算出瞬時(shí)速度v，并通過(guò)h＝計(jì)算出高度h D．用刻度尺測(cè)出物體下落的高度h，根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于這點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度，測(cè)算出瞬時(shí)速度v 解析：在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中不能將物體下落的加速度看作g，只能把它當(dāng)作未知的定值，所以正確方案只有D項(xiàng)． 課時(shí)作業(yè) 1．在利用自由落體運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的兩個(gè)限位孔不在同一豎直線上會(huì)使紙帶通過(guò)時(shí)受到較大阻力，這樣導(dǎo)致的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是A． A．mgh>mv2 B．mgh下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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