2025版高考物理一轮复习第五章实验六验证机械能守恒定律教案新人教版.docxVIP

PAGE

PAGE12

试验六验证机械能守恒定律

命题点一教材原型试验

某同学用图(a)所示的试验装置验证机械能守恒定律，其中打点计时器的电源为沟通电源，可以运用的频率有20Hz、30Hz和40Hz.打出纸带的一部分如图(b)所示．

该同学在试验中没有记录沟通电的频率f，须要用试验数据和其他题给条件进行推算．

(1)若从打出的纸带可判定重物匀加速下落，利用f和图(b)中给出的物理量可以写出：在打点计时器打出B点时，重物下落的速度大小为________，打出C点时重物下落的速度大小为________，重物下落的加速度大小为________．

(2)已测得s1＝8.89cm，s2＝9.50cm，s3＝10.10cm；当地重力加速度大小为9.80m/s2，试验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的1%.由此推算出f为________Hz.

【解析】(1)利用做匀变速直线运动的质点在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，可得打点计时器打出B点时重物下落的速度vB＝eq\f(s1＋s2,2T)＝eq\f(?s1＋s2?f,2)；打出C点时重物下落的速度vC＝eq\f(s2＋s3,2T)＝eq\f(?s2＋s3?f,2).依据加速度的定义，重物下落的加速度大小为a＝eq\f(vC－vB,T)＝(vC－vB)f＝eq\f(?s3－s1?f2,2).(2)依据题述，重物下落受到的阻力为0.01mg，由牛顿其次定律得，mg－0.01mg＝ma，解得a＝0.99g.由eq\f(?s3－s1?f2,2)＝0.99g，解得f＝40Hz.

【答案】(1)eq\f(?s1＋s2?f,2)eq\f(?s2＋s3?f,2)eq\f(?s3－s1?f2,2)

(2)40

1．如图1所示，将打点计时器固定在铁架台上，用重物带动纸带从静止起先自由下落，利用此装置可验证机械能守恒定律．

(1)已打算的器材有打点计时器(带导线)、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重物，此外还须要的器材是D.

A．直流电源、天平及砝码B．直流电源、刻度尺

C．沟通电源、天平及砝码D．沟通电源、刻度尺

(2)安装好试验装置，正确进行试验操作，从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图2所示．图中O点为打点起始点，且速度为零．选取纸带上打出的连续点A、B、C、…作为计时点，测出其中E、F、G点距起始点O的距离分别为h1、h2、h3.已知重物质量为m，当地重力加速度为g，计时器打点周期为T.为了验证此试验过程中机械能是否守恒，须要计算出从O点到F点的过程中，重物重力势能的削减量ΔEp＝mgh2，动能的增加量ΔEk＝eq\f(m?h3－h1?2,8T2)(用题中所给字母表示)．

(3)试验结果往往是重力势能的削减量略大于动能的增加量，关于这个误差下列说法正确的是BD.

A．该误差属于偶然误差

B．该误差属于系统误差

C．可以通过多次测量取平均值的方法来减小该误差

D．可以通过减小空气阻力和摩擦阻力的影响来减小该误差

(4)某同学在试验中发觉重物增加的动能略小于重物削减的重力势能，于是深化探讨阻力f对本试验的影响．他测出各计时点到起始点的距离h，并计算出打下各计数点时的速度v，用试验测得的数据绘制出v2-h图线，如图3所示．图象是一条直线，此直线斜率k＝eq\f(2?mg－f?,m)(可能用到的物理量有m、g、f)

解析：(1)打点计时器的工作电源是沟通电源，在试验中须要刻度尺测量纸带上点与点间的距离从而可知重物下落的距离，以及通过纸带上两点的距离，求出平均速度，从而可知瞬时速度，纸带上相邻两计时点的时间间隔已知，所以不须要秒表，重物的质量可以不必测量，因此还须要的器材有D；(2)从打下O点到打下F点的过程中，重物重力势能的削减量ΔEp＝mgh2，F点的瞬时速度：vF＝eq\f(h3－h1,2T)，则动能的增加量为ΔEk＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,F)＝eq\f(m?h3－h1?2,8T2)；(3)试验结果往往是重力势能的削减量略大于动能的增加量，这个误差是系统误差，无法避开，可以通过削减空气阻力和摩擦阻力的影响来减小误差，BD正确；(4)依据能量关系可知：mgh＝eq\f(1,2)mv2＋fh，解得v2＝

eq\f(2?mg－f?,m)h，可知图线的斜率k＝eq\f(2?mg－f?,m).

数据处理的方法汇总

方法一：用eq\f(1,2)mv2＝mgh验证时，利用起始点和第n点计算．

方法二：用eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A)＝mgΔh验证时，任取两点计算．

方法三：图象法，从纸带上选取多个点，测量从第一个点到