《创新设计》年高考总复习(安徽专版)-6课件.ppt

1、第第6讲实验七验证机械能守恒定律讲实验七验证机械能守恒定律误差分析误差分析1减小测量误差：减小测量误差：办办法：一是测下落距离时都从法：一是测下落距离时都从0点量起，点量起，一次将各打点对应下落高度测量完，二是多测几次取平一次将各打点对应下落高度测量完，二是多测几次取平均值均值注意事项注意事项1打点计时器要竖直：打点计时器要竖直：安安装打点计时器时要竖直架稳，使装打点计时器时要竖直架稳，使其两限位孔在同一竖直平面内以减少摩擦阻力其两限位孔在同一竖直平面内以减少摩擦阻力2重物密度要大：重物密度要大：重重物应选用质量大、体积小、密度大的物应选用质量大、体积小、密度大的材料材料热点一实验器材的选择及

2、误差分析热点一实验器材的选择及误差分析【典例【典例1】做做“验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律”实验，完成下列问题：实验，完成下列问题：(1)从下列器材中选出实验时所用的器材从下列器材中选出实验时所用的器材(填写编填写编号号)_A打点计时器打点计时器(包括纸带包括纸带)B重锤重锤C天平天平D毫米刻度尺毫米刻度尺E秒表秒表F运动小车运动小车(2)打点计时器的安装要求打点计时器的安装要求_；开始打点计时的时候，；开始打点计时的时候，应先应先_，然后，然后_(3)计算时对所选用的纸带要求是计算时对所选用的纸带要求是_(4)实验中产生系统误差的主要原因是实验中产生系统误差的主要原因是_，使重锤获得，

3、使重锤获得的动能往往的动能往往_为减小误差，悬挂在纸带下的重锤应为减小误差，悬挂在纸带下的重锤应选择选择_解析解析(1)选出的器材有：打点计时器选出的器材有：打点计时器(包括纸带包括纸带)、重锤、毫米刻度、重锤、毫米刻度尺，编号分别为：尺，编号分别为：A、B、D.注意因注意因mghmv2，m可约去，故不需可约去，故不需要用天平测重锤的质量要用天平测重锤的质量(2)打点计时器安装时，两个限位孔在同一竖直线上，这样才能使打点计时器安装时，两个限位孔在同一竖直线上，这样才能使重锤在自由落下时，受到的阻力较小，开始打点计时时，应先给重锤在自由落下时，受到的阻力较小，开始打点计时时，应先给打点计时器通电

4、打点，然后再释放重锤，让它带着纸带一同落打点计时器通电打点，然后再释放重锤，让它带着纸带一同落下下(3)所选的纸带点迹清晰所选的纸带点迹清晰(4)产生系统误差的主要原因是纸带通过打点计时器时存在摩擦力产生系统误差的主要原因是纸带通过打点计时器时存在摩擦力的作用，使得重锤获得的动能往往小于它所减少的重力势能，为的作用，使得重锤获得的动能往往小于它所减少的重力势能，为减小误差，重锤应选密度大一些的减小误差，重锤应选密度大一些的答案答案见见解析解析【变式跟踪【变式跟踪1】用如图用如图5-6-1甲所示的装置甲所示的装置“验证机械能守恒律验证机械能守恒律”图图5-6-1(1)下列物理量需要测量的是下列物

5、理量需要测量的是_，通过计算得到的是，通过计算得到的是_(填写代号填写代号)A重锤质量重锤质量B重力加速度重力加速度C重锤下落的高度重锤下落的高度D与下落高度对应的重锤的瞬时速度与下落高度对应的重锤的瞬时速度(2)设重锤质量为设重锤质量为m、打点计时器的打点周期为、打点计时器的打点周期为T、重力加速度为、重力加速度为g.图乙是实验得到的一条纸带，图乙是实验得到的一条纸带，A、B、C、D、E为相邻的连续为相邻的连续点根据测得的点根据测得的x1、x2、x3、x4写出重锤由写出重锤由B点到点到D点势能减少量点势能减少量的表达式的表达式_，动能增量的表达式，动能增量的表达式_由于重锤下落由于重锤下落时

6、要克服阻力做功，所以该实验的动能增量总是时要克服阻力做功，所以该实验的动能增量总是_(填填“大大于于”、“等于等于”或或“小于小于”)重力势能的减少量重力势能的减少量热点二实验数据的处理及分析热点二实验数据的处理及分析【典例【典例2】用用如图如图5-6-2甲所示实验装置验证甲所示实验装置验证m1、m2组成的系统机组成的系统机械能守恒械能守恒m2从高处由静止开始下落，从高处由静止开始下落，m1上拖着的纸带打出一上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律图乙给出的是实验中获取的一条纸带：律图乙给出的是实验中获取的

7、一条纸带：0是打下的第一个点，是打下的第一个点，每相邻两个计数点间还有每相邻两个计数点间还有4个点个点(图中未标出图中未标出)，计数点间的距离，计数点间的距离如图乙所示已知如图乙所示已知m150 g、m2150 g，则，则(g取取10 m/s2，结果，结果保留两位有效数字保留两位有效数字)图图5-6-2图图5-6-3 答案答案(1)2.4(2)0.580.60在在误差允许的范围内，误差允许的范围内，m1、m2组成的系统机械能守恒组成的系统机械能守恒(3)9.7【变式跟踪【变式跟踪2】(2012南京模拟南京模拟)某某实验小组在做实验小组在做“验证机械能守恒验证机械能守恒定律定律”实验中，提出了如

8、图实验中，提出了如图5-6-4所示的甲、乙两种方案：甲方所示的甲、乙两种方案：甲方案为用自由落体运动进行实验，乙方案为用小车在斜面上下滑案为用自由落体运动进行实验，乙方案为用小车在斜面上下滑进行实验进行实验图图5-6-4(1)组内同学对两种方案进行了深入的讨论分析，最终确定了一组内同学对两种方案进行了深入的讨论分析，最终确定了一个大家认为误差相对较小的方案，你认为该小组选择的方案是个大家认为误差相对较小的方案，你认为该小组选择的方案是_，理由是，理由是_.(2)若该小组采用图甲的装置打出了一条纸带如图若该小组采用图甲的装置打出了一条纸带如图5-6-5所示，相所示，相邻两点之间的时间间隔为邻两点

9、之间的时间间隔为0.02 s，请根据纸带计算出，请根据纸带计算出B点的速度大点的速度大小小_m/s(结果保留二位有效数字结果保留二位有效数字)图图5-6-5(3)该小组内同学们根据纸带算出了相应点的速度，作出该小组内同学们根据纸带算出了相应点的速度，作出v2h图线如图线如图图5-6-6所示，请根据图线计算出当地的重力加速度所示，请根据图线计算出当地的重力加速度g_m/s2(结果保留两位有效数字结果保留两位有效数字)图图5-6-6答案答案(1)甲甲采用乙图实验时，由于小车和斜面间存在摩擦采用乙图实验时，由于小车和斜面间存在摩擦力的作用，且不能忽略，所以小车在下滑过程中机械能不守力的作用，且不能忽

10、略，所以小车在下滑过程中机械能不守恒，故乙图不能用来验证机械能守恒定律恒，故乙图不能用来验证机械能守恒定律(2)1.37(3)9.7或或9.8【典例【典例3】利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置示意图利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置示意图如图如图5-6-7所示：所示：图图5-6-7(1)实验步骤实验步骤将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1 m，将导，将导轨调至水平；轨调至水平；用游标卡尺测量挡光条的宽度用游标卡尺测量挡光条的宽度l9.30 mm；由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离s_ cm；将滑块移

11、至光电门将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动时，释放左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2；从数字计时器从数字计时器(图中未画出图中未画出)上分别读出挡光条通过光电门上分别读出挡光条通过光电门1和光电门和光电门2所用的时间所用的时间t1和和t2；用天平称出滑块和挡光条的总质量用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝码，再称出托盘和砝码的总质量的总质量m.(2)用表示直接测量量的字母写出下列所示物理量的表达式用表示直接测量量的字母写出下列所示物理量的表达式滑块通过光电门滑块通过光电门1和光电门和光电门2时瞬时速

12、度分别为时瞬时速度分别为v1_和和v2_.当滑块通过光电门当滑块通过光电门1和光电门和光电门2时，系统时，系统(包括滑块、挡光包括滑块、挡光条、托盘和砝码条、托盘和砝码)的总动能分别为的总动能分别为Ek1_和和Ek2_.在滑块从光电门在滑块从光电门1运动到光电门运动到光电门2的过程中，系统势能的减的过程中，系统势能的减少少Ep_(重力加速度为重力加速度为g)(3)如果如果Ep_，则可认为验证了机械能守恒定律，则可认为验证了机械能守恒定律【变式跟踪【变式跟踪3】某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律频闪仪每隔能守恒定律频闪仪每隔0.05 s闪光

13、一次，如图闪光一次，如图5-6-8所标数所标数据为实际距离，该同学通过计算得到不同时刻的速度如下据为实际距离，该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表表(当地重力加速度取当地重力加速度取9.8 m/s2，小球质量，小球质量m0.2 kg，结果，结果保留保留3位有效数字位有效数字)图图5-6-8(1)由频闪照片上的数据计算由频闪照片上的数据计算t5时刻小球的速度时刻小球的速度v5_m/s；(2)从从t2到到t5时间内，重力势能增量时间内，重力势能增量Ep_J，动能减少量，动能减少量Ek_J；(3)在误差允许的范围内，若在误差允许的范围内，若Ep与与Ek近似相等，即可验证了机近似相等，即可验证了机械

14、能守恒定律由上述计算得械能守恒定律由上述计算得Ep_Ek(选填选填“”“”或或“”)，造 成 这 种 结 果 的 主 要 原 因 是，造 成 这 种 结 果 的 主 要 原 因 是_时刻时刻T2t3t4t5速度速度(m/s)4.994.483.98预测高考命题视角预测高考命题视角以本实验为背景，通过改变实验条件、实验仪器设置题以本实验为背景，通过改变实验条件、实验仪器设置题目，不脱离教材而又不拘泥教材，体现开放性、探究性、目，不脱离教材而又不拘泥教材，体现开放性、探究性、实验方法的改进等特点实验方法的改进等特点视角视角1实验方案的改进实验方案的改进由系统动能、重力势能的变化验证机械能守恒，所用由系统动能、重力势能的变化验证机械能守恒，所用实验器材：光电门、气垫导轨实验器材：光电门、气垫导轨(如典例如典例3)通过小球自由落体运动的闪光照片验证机械能守恒，通过小球自由落体运动的闪光照片验证机械能守恒，如变式跟踪如变式跟踪3.视角视角2计算法数据处理计算法数据处理见见WordWord版随堂基础演练版随堂基础演练