人教版高考物理一轮总复习精品课件 第五章 机械能 实验6 验证机械能守恒定律.ppt

考点一教材原型实验典例1.(2021北京房山一模)如图,打点计时器固定在铁架台上,使重物带动纸带从静止开始自由下落,利用此装置验证机械能守恒定律。(1)某同学列举实验中用到的实验器材为:铁架台、打点计时器、纸带、秒表、交流电源、导线、重锤、天平。其中不必要的是;(2)在一次实验中,质量1kg的重物自由下落,在纸带上打出一系列的点,如下图所示。若纸带相邻两个点之间的时间间隔为0.02s,从起点O到打下记数点B的过程中,重力势能减少量ΔEp=J,此过程中物体动能的增加量ΔEk=J(g取9.8m/s2,结果均保留两位有效数字);通过计算,数值上ΔEp(选填“”“=”或“”)ΔEk,这是因为;(3)如果以为纵轴,以h为横轴,根据实验数据绘出的图线应是下图中的。?答案(1)秒表、天平(2)0.490.48存在摩擦阻力做负功(3)B考题点睛考点二实验的改进与创新典例2.(2021福建厦门高三三模)某研究小组采用了如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律,实验的主要步骤是在一根不可伸长的细线一端系一直径为d的金属小球,另一端固定于O点,记下小球静止时球心的位置A,并在A处放置一个光电门。现将小球拉至距A高度为h处,由静止释放,记下小球通过光电门时的挡光时间t,重力加速度为g。(1)如图乙所示,用游标卡尺测得小球的直径d=mm;?(2)验证机械能守恒定律的表达式为(用d、g、h、t表示);?(3)撤去光电门,在O点安装一力传感器测细线拉力,记下小球静止时力传感器的示数F0,再将小球拉至球心距A高度为h处由静止释放,记下小球摆动过程中力传感器的最大示数F,则还需再测量(限1个物理量),即可验证机械能守恒定律。?思维点拨本实验的创新之处在于小球末动能的测量,一是用光电门测速度,二是用圆周运动的条件测速度。考题点睛考点考向点睛创新法验证机械能守恒定律方法验证机械能守恒定律有四个方面的创新点:一是实验装置的创新,一个过程只要满足机械能守恒定律的条件都可以用来验证,比如所有的抛体运动,物体在气垫导轨上的运动;二是速度测量的创新,可以用光电门测瞬时速度,也可让物体获得速度后做平抛运动,根据平抛运动的特点测瞬时速度,也可用圆周运动的条件测速度;三是对系统进行研究和考查;四是在实验数据处理上的创新,除了直接找一个过程分析验证,也可用图象法验证易错很多同学没有想到利用圆周运动的条件求物体的速度,实际上做圆周运动的物体受力情况和运动情况是相互关联的,知道受力情况可以求运动情况,知道运动情况可以求受力情况练思维迁移应用1.在利用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中,电源的频率为50Hz,依次打出的点为0,1,2,3,4,…,n。则:(1)如用第2点到第6点之间的纸带来验证,必须直接测量的物理量为、、,必须计算出的物理量为、,验证的表达式为。?(2)下列实验步骤操作合理的排列顺序是(填写步骤前面的字母)。A.将打点计时器竖直安装在铁架台上B.接通电源,再松开纸带,让重物自由下落C.取下纸带,更换新纸带(或将纸带翻个面)重新做实验D.将重物固定在纸带的一端,让纸带穿过打点计时器,用手提着纸带E.选择一条纸带,用刻度尺测出物体下落的高度h1,h2,h3,…,hn,计算出对应的瞬时速度v1,v2,v3,…,vnF.分别算出和mghn,在实验误差范围内看是否相等答案(1)第2点到第6点之间的距离h26第1点到第3点之间的距离h13第5点到第7点之间的距离h57第2点的瞬时速度v2第6点的瞬时速度v6(2)ADBCEF解析(1)要验证从第2点到第6点之间的纸带对应重物的运动过程中机械能守恒,应测出第2点到第6点的距离h26,要计算第2点和第6点的速度v2和v6,必须测出第1点到第3点之间的距离h13和第5点到第7点之间的距离h57,机械能守恒的表达式为(2)实验操作顺序为ADBCEF。2.(2021河北唐山第十一中学高三月考)用图甲所示的实验装置验证质量分别为m1、m2的两物体组成的系统在m2下落过程中机械能守恒。质量为m2的物体从高处由静止开始下落,质量为m1的物体上连接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律。图乙是某次实验中得到的一条纸带,A、B、C、D、E、F是打点计时器依次打出的点,相邻两点间的距离如图所示。已知打点计时器所用交流电源的频率为f,物体质量m2m1,定