2019版高考物理一轮复习实验增分专题6验证机械能守恒定律学案.doc
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1、【 精品教育资源文库 】 实验六 验证机械能守恒定律 考纲要求 考情分析 命题趋势 验证机械能守恒定律 2017 天津卷,9(2) 2016 全国卷 ,22 本实验在全国高考考查频率较高,应给予足够重视,要理解其实验原理,注意该实验的改进创新,这也是高考的重点,要会根据机械能守恒定律灵活分析 知识梳理 夯实基础 一、实验目的 验证机械能守恒定律 二、实验原理 1在只有重力做功的自由落体运动中,物体的重力势能和动能互相转化,但总的机械能保持不变若物体某时刻瞬时速度为 v,下落高度为 h,则重力势能的减少量为 mgh,动能的增 加量为 12mv2,看它们在实验误差允许的范围内是否相等,若相等,则
2、验证了机械能守恒定律 2计算打第 n 个点时速度的方法:如图所示,由公式可得第 n 个点的速度 vn hn 1 hn 12T . 三、实验器材 铁架台 (含铁夹 )、打点计时器、学生电源、纸带、复写纸、导线、毫米刻度尺、重物 (带纸带夹 ) 四、实验过程 1安装置:按图所示将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上,接好电路 2打纸带:将纸带的一端用夹子固定在重物上,另一端穿过打点计时器的限位孔,用手 提着纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方先接通电源,后松开纸带,让重物带着纸【 精品教育资源文库 】 带自由下落 更换纸带重复做 3 5 次实验 3选纸带:在打好点的纸带中挑选点迹清晰的一条
3、纸带,在起点标上 0,以后各点依次标上 1、 2、 3、 4? 用刻度尺测出对应下落高度 h1、 h2、 h3、 h4? 五、数据处理 1求瞬时速度 由公式 vn hn 1 hn 12T 可以计算出重物下落 h1、 h2、 h3? 的高度时对应的瞬时速度 v1、v2、 v3? 2验证守恒 方法一:利用起始点和第 n 点计算,代入 ghn和 12v2n,如果在实验误差允许的范围内, ghn 12v2n,则说明机械能守恒定律是正确的 方法二:任取两点 A、 B 测出 hAB,算出 ghAB和 ? ?12v2B12v2A 的值,如果在实验误差允许的范围内, ghAB 12v2B 12v2A,则说明机
4、械能守恒定律是正确的 方法三: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,并计算各点速度的平方 v2,然后以 12v2为纵轴,以 h 为横轴,根据实验数据绘出 12v2 h 图线若在误差允许的范围内图象是一条过原点且斜率为 g 的直线,则验证了机械能守恒 六、误差分析 1系统误差:本实验中因重锤和纸带在下落过程中要克服各种阻力 (空气阻力、打点计时器阻力 )做功,故动能的增加量 Ek稍小于重力势能的减少量 Ep,即 Ek Ek,所以空气阻力会造成 Ep Ek,但表中为 Ek Ep,因此不同意他的观点 (4)钢球球心和遮光条都绕悬点做圆周运动,但运动半径不同,因此分别测出光
5、电门和球心到悬点的长度 L 和 l,遮光条在光电门处的速度 v dt,则钢球的速度 v vL l,可以减小表中差异 对应演练 迁移运用 1.如图为验证机械能守恒定律的实验装置示意图 现有的器材为带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带夹子的重锤、天平回答下列问题: (1)为完成此实验,除了所给的器材,还需要的器材有 _AD_.(填入正确选项前的字母 ) A刻度尺 B秒表 C 0 12 V 的直流电源 D 0 12 V 的交流电源 (2)实验中误差产生的原因有 _纸带和打点计时器之间有摩擦;用刻度尺测量长度时读数有误差 _.(写出两个原因 ) 解析 本实验需测量长度,但不 需要计时,选项 A 正
6、确, B 错误;打点计时器需要用交流电源,选项 C 错误,选项 D 正确 (2)摩擦和长度测量读数问题是产生误差的主要原因 2小张同学准备做 “ 验证机械能守恒定律 ” 实验,小李同学准备做 “ 探究加速度与力、质量的关系 ” 实验 【 精品教育资源文库 】 (1)图甲中 A、 B、 C、 D、 E 表示部分实验器材,小张同学需要在图中选用的器材 _AB_;小李同学需在图中选用的器材 _BDE_.(用字母表示 ) (2)小李同学在实验室选齐所需器材后,经正确操作获得如图所示的两条纸带 和 .纸带 _ _的加速度大 (选填 “” 或 “”) ,其加速度大小为 _2.5_m/s2(2.3 2.7
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