高中物理7-9實驗：驗證機械能守恒定律45張

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用細繩把鐵鎖吊在高處，并把鐵鎖拉到鼻子尖前釋放，保持頭的位置不動，鐵鎖擺回來時，會打著鼻子嗎？試試看，并解釋為什么．,1．在這個實驗里，我們來驗證機械能守恒定律：在重力作用下，物體的________和________可以互相轉(zhuǎn)化，但總的________守恒． 2．某點瞬時速度的計算方法：勻變速直線運動中某段時間內(nèi)的________速度等于_____________________． 3．在本實驗中，重物拖著紙帶一起運動，重物(連紙帶)除受重力外，還會受到一些阻力．重物會受到哪些阻力？怎樣盡量減少這些阻力對實驗的影響？ 答：______________________________________,答案：1.重力勢能；動能；機械能 2．平均；這段時間中間時刻的瞬時速度 3．重物(連紙帶)會受到空氣阻力和紙帶與打點計時器限位孔之間的摩擦阻力；為減小空氣阻力，應選取質(zhì)量大、體積小的重物．為減小限位孔對紙帶的摩擦阻力，應將打點計時器豎直架穩(wěn)，釋放紙帶時手要持紙帶上端,驗證機械能守恒定律．,只有重力做功的自由落體運動中，物體的重力勢能和動能可以互相轉(zhuǎn)化，但總的機械能守恒．利用打點計時器在紙帶上記錄下物體自由下落的高度h并計算出瞬時速度v，從而驗證物體在自由下落過程中，重力勢能的減少量ΔEP＝mgh與物體動能的增加量ΔEK＝mv2/2相等． 測定某點瞬時速度的方法是：物體做勻變速直線運動，在某時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度.,鐵架臺(帶鐵夾)、電火花計時器或打點計時器；重錘(帶紙帶夾)；紙帶(數(shù)條)、復寫紙片、導線、毫米刻度尺、低壓交流電源． 注意：重錘應選體積較小、質(zhì)量較大者，以減少空氣阻力的影響．又因無需測其質(zhì)量，所以本實驗不用天平．,在做“驗證機械能守恒定律”實驗時，以下說法正確的是( ) A．選用重錘時，重的比輕的好 B．選用重錘時，密度大的比密度小的好 C．選用重錘后要稱質(zhì)量 D．重錘所受重力要遠大于它所受的空氣阻力和打點計時器對紙帶的阻力 答案：ABD,①按圖(甲)裝置豎直架穩(wěn)打點計時器，并用導線將打點計時器接在4～6V交流電源上． ②將長約1m的紙帶用小夾子固定在重物上后穿過打點計時器，用手提著紙帶，使重物靜止在靠近打點計時器的地方． ③接通電源，松開紙帶，讓重物自由下落，計時器就在紙帶上打下一系列的點．,④換幾條紙帶，重復上面的實驗．,⑤在取下的紙帶中挑選第一、二兩點間距離接近2mm且點跡清晰的紙帶進行測量．先記下第一點0的位置，再任意取五個點1,2,3,4,5，用刻度尺測出距0點的相應距離，如圖(乙)所示． ⑥計算出各點對應的瞬時速度v1，v2，v3，…. ⑦計算各點對應的勢能減少量mghn并和動能增加量mvn2/2進行比較.,(1)應盡可能控制實驗條件，即應滿足機械能守恒的條件，這就要盡量減少各種阻力，采取的措施有： ①鐵架臺應豎直安裝，可使紙帶所受阻力減小． ②應選用質(zhì)量和密度較大的重物，增大重力可使阻力的影響相對減小，增大密度可以減小體積，可使空氣阻力減?。?(2)應先接通電源讓打點計時器開始打點，再放開紙帶讓重錘下落． (3)選取紙帶的原則是： ①點跡清晰 ②所打點呈一條直線,①由于測量長度帶來的誤差屬偶然誤差，減小辦法：一是測距離時都應從0點量起，二是多測幾次取平均值． ②實際上重物和紙帶下落過程中要克服阻力(主要是打點計時器的阻力)做功，故動能的增加量ΔEK必定稍小于勢能的減小量ΔEP，這屬于系統(tǒng)誤差．,在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，下面列出一些實驗步驟： A．用天平稱出重物和夾子的重量 B．把重物系在夾子上 C．將紙帶穿過計時器，上端用手提著，下端夾上系住重物的夾子，再把紙帶向上拉，讓夾子靠近打點計時器靜止 D．把打點計時器接在學生電源的交流輸出端，把輸出電壓調(diào)至6V(電源不接通),E．把打點計時器固定在桌邊的鐵架臺上，使兩個限位孔在同一豎直線上 F．在紙帶上選取幾個點，進行測量和記錄數(shù)據(jù) G．用秒表測出重物下落時間 H．接通電源，待計時器響聲穩(wěn)定后釋放紙帶 I．切斷電源 J．更換紙帶，重新進行兩次 K．在三條紙帶中選出較好的一條 L．進行計算，得出結論，完成報告 M．拆下導線，整理器材,以上步驟中，不必要的有________，正確步驟的合理順序是________(填寫字母)． 解析：只為了驗證機械能守恒，沒必要稱量重物的質(zhì)量．打點計時器本身就是計時儀器，不再需要秒表． 答案：AG；EDBCHIJMKFL 點評：做實驗，要了解其目的、原理、器材及其思路，才能很好的把握過程(步驟)．無需死記硬背．,(2010·廣州高一檢測)用如圖所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律，實驗所用的電源為學生電源，輸出電壓有6V的交流電和直流電兩種．重錘從高處由靜止開始下落，重錘上拖著的紙帶通過打點計時器打出一系列的點，對紙帶上的點的痕跡進行測量，即可驗證機械能守恒定律.,下面列舉了該實驗的幾個操作步驟： A．按照圖示的裝置安裝器件； B．將打點計時器接到電源的直流輸出端上； C．用天平測量出重錘的質(zhì)量； D．釋放懸掛紙帶的夾子，同時接通電源開關打出一條紙帶； E．測量打出的紙帶上某些點之間的距離；,F．根據(jù)測量的結果計算重錘下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動能． 指出其中沒有必要進行的或者操作不恰當?shù)牟襟E，并說明其原因． 答案：步驟B是錯誤的，應該接到電源的交流輸出端．步驟D是錯誤的，應該先接通電源，待打點穩(wěn)定后再釋放紙帶．步驟C不必要，因為根據(jù)測量原理，重錘的動能和勢能中都包含了質(zhì)量m，可以約去.,(江蘇鹽城中學高一檢測)在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，已知打點計時器所用電源的頻率為50Hz.查得當?shù)氐闹亓铀俣萭＝9.8m/s2，測得所用的重物的質(zhì)量為1.00kg.實驗中得到一條點跡清晰的紙帶，把第一個點記作O，另選連續(xù)的4個點A、B、C、D作為測量的點．經(jīng)測量知道A、B、C、D各點到O的距離分別為62.99cm、70.18cm、77.76cm、85.73cm.,(1)根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物由O點運動到C點，重力勢能的減少量等于________J，動能的增加量等于________J(取3位有效數(shù)字)．,(2)實驗中產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因主要是____________________．為了減小誤差，懸掛在紙帶下的重物的質(zhì)量應選擇____________________． (3)如果以v2/2為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出的v2/2－h(huán)圖線是______________，該線的斜率等于________．,解析：(1)先判定D點的可靠性，即判定SBC－SAB是否等于SCD－SBC. 如相等(或在誤差范圍內(nèi))，D點就可靠(即在D點之前物體做自由落體運動)，就可利用,答案：(1)7.62 7.56 (2)打點計時器對紙帶的摩擦力；較重的 (3)一條過原點的傾斜直線；當?shù)刂亓铀俣?9.80m/s2) 點評：在驗證機械能守恒定律的實驗中，誤差的一部分來自于空氣阻力及紙帶和打點計時器限位孔之間的摩擦，故重力勢能的減少應等于動能增加量和克服阻力做功之和，所以此題在計算結果上肯定是重力勢能減少的多，動能增加的少，其差值除偶然誤差外，就是上述原因造成的．,(哈師大附中高一檢測)在當?shù)刂亓铀俣葹?.8m/s2的實驗室內(nèi)進行驗證機械能守恒定律的實驗中，所用電源的頻率為50Hz.一同學選擇了一條理想紙帶，用刻度尺測量時各計時點位置對應刻度尺上的讀數(shù)如圖所示．圖中O是自由落體的初始第一點，A、B、C、D是紙帶上連續(xù)的幾個點，圖中數(shù)值的單位為厘米．根據(jù)實驗并結合紙帶回答下列問題：,實驗時要從幾條紙帶中挑選第一、二兩點間的距離接近________并且點跡清晰的紙帶進行測量； 若重錘質(zhì)量為mkg，則重錘從開始下落到B點時，減少的重力勢能為________J；(數(shù)字部分保留三位有效數(shù)字) 若重錘質(zhì)量為mkg，則重錘到B點時，重錘的動能為________J．(數(shù)字部分保留三位有效數(shù)字) 答案：2mm 6.88m 6.82m,(2010·海南高考改編)利用氣墊導軌驗證機械能守恒定律，實驗裝置示意圖如圖所示：,(1)實驗步驟： ①將氣墊導軌放在水平面上，桌面高度不低于1m，將導軌調(diào)至水平； ②用游標卡尺測量擋光條的寬度為l＝9.30mm. ③由導軌標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能過光電門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式； ①滑塊通過光電門1和光電門2的瞬時速度分別為v1＝________和v2＝________. ②當滑塊通過光電門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)勢能的減少量ΔEp＝________(重力加速度為g)． (3)如果ΔEp＝________，則可認為驗證了機械能守恒定律．,點評：氣墊導軌與滑塊之間靠空氣接觸，二者之間的摩擦很小，可以忽略不計，所以在用此裝置做實驗時，沒有必要再平衡摩擦力了．,(上海交大附中高一檢測)用DIS研究機械能守恒定律．將實驗裝置中的光電門傳感器接入數(shù)據(jù)采集器，測定擺錘在某一位置的瞬時速度，從而求得擺錘在該位置的動能，同時輸入擺錘的高度，求得擺錘在該位置的重力勢能，進而研究勢能和動能轉(zhuǎn)化時的規(guī)律．實驗中A、B、C、D四點高度為0.150m、0.100m、0.050m、0.000m，已由計算機默認，不必輸入．現(xiàn)某位同學要測定擺錘在D點的瞬時速度．其實驗裝置如圖(1)所示，接著他點擊“開始記錄”，同時讓擺錘從圖中所示位置釋放，計算機將擺錘通過光電門傳感器的速度自動記錄在表格的對應處，如圖(2)．,圖(2),圖(1),(1)在圖(1)中該同學實驗的兩處錯誤分別是 ①___________________________________________ ②_________________________________________________. (2)圖(2)中計算機記錄的數(shù)據(jù)與真實值相比將________(填“偏大”、“偏小”或“仍準確”),答案：(1)①光電門傳感器未放在標尺盤最低端的D點 ②擺錘釋放器未置于A點 (2)偏小,同學們,來學校和回家的路上要注意安全,同學們,來學校和回家的路上要注意安全,