2019年高考物理13個搶分實驗 專題6.1 驗證機械能守恒定律搶分精講.doc
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實驗6.1 驗證機械能守恒定律 【高考導(dǎo)航】 搶分題型 ◎題型1 實驗原理與操作 ◎題型2 實驗數(shù)據(jù)的處理與誤差分析 ◎題型3 實驗創(chuàng)新設(shè)計 實驗?zāi)康? 驗證機械能守恒定律。 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.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xn和xn+1,由公式vn=或vn=算出,如圖實Ⅵ-1所示。 圖實Ⅵ-1 題型1 實驗原理與操作 例1 在利用自由落體運動驗證機械能守恒定律的實驗中,電源的頻率為50 Hz,依次打出的點為0、1、2、3、4…n.則: (1)如用第2點到第6點之間的紙帶來驗證,必須直接測量的物理量為________________,必須計算出的物理量為________、________,驗證的表達(dá)式為________。 (2)下列實驗步驟操作合理的排列順序是________(填寫步驟前面的字母)。 A.將打點計時器豎直安裝在鐵架臺上 B.接通電源,再松開紙帶,讓重物自由下落 C.取下紙帶,更換新紙帶(或?qū)⒓垘Х瓊€面)重新做實驗 D.將重物固定在紙帶的一端,讓紙帶穿過打點計時器,用手提著紙帶 E.選擇一條紙帶,用刻度尺測出物體下落的高度h1、h2、h3…h(huán)n,計算出對應(yīng)的瞬時速度v1、v2、v3…vn F.分別算出mv和mghn,在實驗誤差范圍內(nèi)看是否相等 答案 (1)第2點到第6點之間的距離h26 第1點到第3點之間的距離h13 第5點到第7點之間的距離h57 第2點的瞬時速度v2 第6點的瞬時速度v6 mgh26=mv-mv (2)ADBCEF 解析 總結(jié) 計算速度時應(yīng)根據(jù)“勻變速直線運動中某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度”進(jìn)行求解,而不能用v=gt進(jìn)行求解。 針對訓(xùn)練: “驗證機械能守恒定律”的實驗裝置可以采用圖實Ⅵ-5所示的甲或乙方案來進(jìn)行。 (1)比較這兩種方案,________(填“甲”或“乙”)方案好些。 (2)該同學(xué)開始實驗時情形如圖丙所示,接通電源釋放紙帶。請指出該同學(xué)在實驗操作中存在的兩處明顯錯誤或不當(dāng)?shù)牡胤剑? ①______________________________________; ②______________________________________。 (3)該實驗中得到一條紙帶,且測得每兩個計數(shù)點間的距離如圖丁所示。已知相鄰兩個計數(shù)點之間的時間間隔T=0.1 s。則物體運動的加速度a=________;該紙帶是采用________(填“甲”或“乙”)實驗方案得到的。 答案 (1)甲 (2)①打點計時器接了直流電源?、谥匚镫x打點計時器太遠(yuǎn) (3)4.8 m/s2 乙 題型2 實驗數(shù)據(jù)的處理和誤差分析 例2 (鄒城聯(lián)考)“驗證機械能守恒定律”的實驗裝置如圖實Ⅵ-6所示采用重物自由下落的方法: (1)實驗中,下面哪些測量工具是必需的( ) A.天平 B.直流電源 C.刻度尺 D.秒表 (2)已知打點計時器所用電源的頻率為50 Hz,當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=9.80 m/s2,所用重物的質(zhì)量為200 g。實驗中選取一條符合實驗要求的紙帶如圖實Ⅵ-7所示,O為紙帶下落的起始點,A、B、C為紙帶上選取的三個連續(xù)點。 計算B點瞬時速度時,甲同學(xué)用v=2gxOB,乙同學(xué)用vB=,其中所選方法正確的是________(選填“甲”或“乙”)同學(xué);根據(jù)以上數(shù)據(jù),可知重物由O運動到B點時動能的增加量等于__________J,重力勢能減少量等于________J(計算結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)。 圖實Ⅵ-7 (3)實驗中,發(fā)現(xiàn)重物減少的勢能總是大于重物增加的動能,造成這種現(xiàn)象的主要原因是___________________________。 答案 (1)C (2)乙 0.369 0.376 (3)見解析 解析 v== m/s=1.92 m/s 物體動能的增加量 ΔEk=mv2=0.50.2001.922 J=0.369 J。 (3)克服空氣對重物和打點計時器對紙帶的阻力做功。 題型3 實驗創(chuàng)新設(shè)計 例3 利用氣墊導(dǎo)軌驗證機械能守恒定律,實驗裝置示意圖如圖實Ⅵ-8所示: (1)實驗步驟: ①將氣墊導(dǎo)軌放在水平桌面上,桌面高度不低于1 m,將導(dǎo)軌調(diào)至水平; ②用游標(biāo)卡尺測量擋光條的寬度l=9.30 mm; ③由導(dǎo)軌標(biāo)尺讀出兩光電門中心之間的距離s=________cm; ④將滑塊移至光電門1左側(cè)某處,待砝碼靜止不動時,釋放滑塊,要求砝碼落地前擋光條已通過光電門2; ⑤從數(shù)字計時器(圖中未畫出)上分別讀出擋光條通過光電門1和光電門2所用的時間Δt1和Δt2; ⑥用天平稱出滑塊和擋光條的總質(zhì)量M,再稱出托盤和砝碼的總質(zhì)量m。 (2)用表示直接測量量的字母寫出下列所示物理量的表達(dá)式: ①滑塊通過光電門1和光電門2時瞬時速度分別為v1=________和v2=________。 ②當(dāng)滑塊通過光電門1和光電門2時,系統(tǒng)(包括滑塊、擋光條、托盤和砝碼)的總動能分別為Ek1=________和Ek2=________。 ③在滑塊從光電門1運動到光電門2的過程中,系統(tǒng)勢能的減少ΔEp=________(重力加速度為g)。 (3)如果ΔEp=________,則可認(rèn)為驗證了機械能守恒定律。 答案 (1)③60.00(59.96~60.04) (2)① ?、?M+m)()2 (M+m)()2 ③mgs (3)Ek2-Ek1 解析 過光電門2時動能(M+m)()2。末動能減初動能可得動能的增加量。 兩光電門中心之間的距離s即砝碼和托盤下落的高度,系統(tǒng)勢能的減小量ΔEp=mgs,最后對比Ek2-Ek1與ΔEp數(shù)值大小,在誤差允許的范圍內(nèi)相等,就驗證了機械能守恒定律。- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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