新课标2018高考物理一轮复习实验验证机械能守恒定律课件概要.ppt

* 物理 课标版 第6讲　实验：验证机械能守恒定律 基础梳理 [实验目的] 利用自由落体运动验证只有重力作用下的物体机械能守恒。 [实验原理] 1.在只有重力做功的自由落体运动中,物体的重力势能转化为动能,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?mv2,看它们在实验误差允许的范 围内是否相等,若相等则验证了机械能守恒定律。 xn+1,由公式vn=?或vn=?算出,如图所示。 ? [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)。 2.计算打第n个点速度的方法:测出第n个点与相邻前后点间的距离xn和 [实验步骤] 1.安装置:按图将检查、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,让重物带着纸带自由下落。 更换纸带重复做3~5次实验。 3.选纸带:分两种情况说明 (1)用?m?=mghn验证时,应选点迹清晰,且1、2两点间距离小于或接近2 mm的纸带。若1、2两点间的距离大于2 mm,这是由于先释放纸带,后接通电源造成的。这样,第1个点就不是运动的起始点了,这样的纸带不能选。 (2)用?m?-?m?=mgΔh验证时,由于重力势能的相对性,处理纸带时,选 择适当的点为基准点,这样纸带上打出的第1、2两点间的距离是否为 2 mm就无关紧要了,所以只要后面的点迹清晰就可选用。 [数据处理] 方法一:利用起始点和第n点计算。代入ghn和??,如果在实验误差允许 的条件下,ghn和??相等,则验证了机械能守恒定律。 方法二:任取两点计算 (1)任取两点A、B测出hAB,算出ghAB。 (2)算出??-??的值。 (3)在实验误差允许的条件下,若ghAB=??-??,则验证了机械能守恒定 律。 方法三:图像法。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?v2为纵轴,以h为横轴,根据实 验数据绘出?v2-h图线。若在误差允许的范围内图线是一条过原点且斜 率为g的直线,则验证了机械能守恒定律。 [误差分析] 1.本实验中因重物和纸带在下落过程中要克服各种阻力(空气阻力、打 点计时器与纸带间的摩擦阻力)做功,故动能的增加量ΔEk稍小于重力势能的减少量ΔEp,即ΔEkΔEp,这属于系统误差。改进的办法是调整器材的安装,尽可能地减小阻力。 2.本实验的另一个误差来源于长度的测量,属偶然误差。减小误差的办法是测下落距离时都从0点量起,一次将各打点对应的下落高度测量完,或者多次测量取平均值来减小误差。 4.纸带长度应选用60 cm左右为宜,应选用点迹清晰的纸带进行测量。 5.速度不能用vn=gtn或vn=?计算,因为只要认为加速度为g,机械能当 然守恒,即相当于用机械能守恒定律验证机械能守恒定律,况且用vn=gtn计算出的速度比实际值大,会得出机械能增加的结论,而因为摩擦阻力的影响,机械能应该减小,所以速度应从纸带上直接测量计算。同样的道理,重物下落的高度h,也只能用刻度尺直接测量,而不能用hn=?g?或hn =?计算得到。 [注意事项] 1.安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。 2.应选用质量大、体积小、密度大的重物。 3.应先接通电源,让打点计时器正常工作后,再松开纸带让重物下落。 考点一　实验原理与操作 ? 典例1????(2016课标Ⅱ,22,6分)某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究,实验装置如图(a)所示:轻弹簧放置在光滑水平桌面上,弹簧左端固定,右端与一物块接触而不连接,纸带穿过打点计时器并与物块连接。向左推物块使弹簧压缩一段距离,由静止释放物块,通过测量和计算,可求得弹簧被压缩后的弹性势能。 ? 图(a) (1)实验中涉及下列操作步骤: ①把纸带向左拉直 ②松手释放物块 ③接通打点计时器电源 ④向左推物块使弹簧压缩,并测量弹簧压缩量 上述步骤正确的操作顺序是　????(填入代表步骤的序号)。 (2)图(b)中M和L纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后所得到的实际打点结果。打点计时器所用交流电的频率为50 Hz。由M纸带所给的数据,可求出在该纸带对应的实验中物块脱离弹簧时的速度为　　????m/s。比较两纸带可知,　　????(填“M”或“L”)纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大。 ? 图(b) 答案　(1)④①③② (2)1.29????M