《高考物理月刊專版 專題7機(jī)械能守恒 課件》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高考物理月刊專版 專題7機(jī)械能守恒 課件（25頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、專題專題7 機(jī)械能守恒機(jī)械能守恒一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理1在只有重力做功的自由落體運(yùn)動(dòng)中，物體的重力勢(shì)能在只有重力做功的自由落體運(yùn)動(dòng)中，物體的重力勢(shì)能 和動(dòng)能互相轉(zhuǎn)化，但總的機(jī)械能保持不變?nèi)粑矬w某和動(dòng)能互相轉(zhuǎn)化，但總的機(jī)械能保持不變?nèi)粑矬w某 時(shí)刻瞬時(shí)速度為時(shí)刻瞬時(shí)速度為v，下落高度為，下落高度為h，則重力勢(shì)能的減少，則重力勢(shì)能的減少 量為量為mgh，動(dòng)能的增加量為，動(dòng)能的增加量為 mv2，看它們?cè)趯?shí)驗(yàn)誤，看它們?cè)趯?shí)驗(yàn)誤 差允許的范圍內(nèi)是否相等，若相等則驗(yàn)證了機(jī)械能守差允許的范圍內(nèi)是否相等，若相等則驗(yàn)證了機(jī)械能守 恒定律恒定律2速度的

2、測(cè)量：做勻變速運(yùn)動(dòng)的紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度速度的測(cè)量：做勻變速運(yùn)動(dòng)的紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度 等于相鄰兩點(diǎn)之間的平均速度等于相鄰兩點(diǎn)之間的平均速度vt 2t 計(jì)算打第計(jì)算打第n個(gè)點(diǎn)速度的方法：測(cè)出第個(gè)點(diǎn)速度的方法：測(cè)出第n個(gè)點(diǎn)與相鄰前后個(gè)點(diǎn)與相鄰前后 點(diǎn)間的距離點(diǎn)間的距離xn和和xn1，由公式，由公式vn 或或vn 算出，如圖實(shí)算出，如圖實(shí)61所示所示三、實(shí)驗(yàn)器材三、實(shí)驗(yàn)器材 鐵架臺(tái)鐵架臺(tái)(含鐵夾含鐵夾)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，學(xué)生電源，紙帶，復(fù)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，學(xué)生電源，紙帶，復(fù)寫紙，導(dǎo)線，毫米刻度尺，重物寫紙，導(dǎo)線，毫米刻度尺，重物(帶紙帶夾帶紙帶夾)四、實(shí)驗(yàn)操作四、實(shí)驗(yàn)操作1實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟(1)安裝置：按

3、圖實(shí)安裝置：按圖實(shí)62所示將檢查、所示將檢查、 調(diào)整好的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器豎直固定在鐵架調(diào)整好的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器豎直固定在鐵架 臺(tái)上，接好電路臺(tái)上，接好電路(2)打紙帶：將紙帶的一端用夾子固定在重物上，另一端打紙帶：將紙帶的一端用夾子固定在重物上，另一端 穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，用手提著紙帶使重物靜止穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，用手提著紙帶使重物靜止 在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的地方先接通電源，后松開(kāi)紙帶，在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的地方先接通電源，后松開(kāi)紙帶， 讓重物帶著紙帶自由下落讓重物帶著紙帶自由下落 更換紙帶重復(fù)做更換紙帶重復(fù)做35次實(shí)驗(yàn)次實(shí)驗(yàn)(3)選紙帶：分兩種情況說(shuō)明選紙帶：分兩種情況說(shuō)明用用 mvn2mghn驗(yàn)證時(shí)，

4、應(yīng)選點(diǎn)跡清晰，且驗(yàn)證時(shí)，應(yīng)選點(diǎn)跡清晰，且1、2兩點(diǎn)間距離小于或接近兩點(diǎn)間距離小于或接近2 mm的紙帶若的紙帶若1、2兩點(diǎn)間的兩點(diǎn)間的距離大于距離大于2 mm，這是由于先釋放紙帶后接通電源造成，這是由于先釋放紙帶后接通電源造成的這樣，第的這樣，第1個(gè)點(diǎn)就不是運(yùn)動(dòng)的起始點(diǎn)了，這樣的紙個(gè)點(diǎn)就不是運(yùn)動(dòng)的起始點(diǎn)了，這樣的紙帶不能選帶不能選用用 mvB2 mvA2mgh驗(yàn)證時(shí)，由于重力勢(shì)驗(yàn)證時(shí)，由于重力勢(shì)能的相對(duì)性，處理紙帶時(shí)，選擇適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，這能的相對(duì)性，處理紙帶時(shí)，選擇適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，這樣紙帶上打出的第樣紙帶上打出的第1、2兩點(diǎn)間的距離是否大于兩點(diǎn)間的距離是否大于2 mm就就無(wú)關(guān)緊要了，所以只

5、要后面的點(diǎn)跡清晰就可選用無(wú)關(guān)緊要了，所以只要后面的點(diǎn)跡清晰就可選用2數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理(1)測(cè)量計(jì)算測(cè)量計(jì)算 在起始點(diǎn)標(biāo)上在起始點(diǎn)標(biāo)上0，在以后各點(diǎn)依次標(biāo)上，在以后各點(diǎn)依次標(biāo)上1、2、3用用 刻度尺測(cè)出對(duì)應(yīng)下落高度刻度尺測(cè)出對(duì)應(yīng)下落高度h1、h2、h3 利用公式利用公式vn 計(jì)算出點(diǎn)計(jì)算出點(diǎn)1、點(diǎn)、點(diǎn)2、點(diǎn)、點(diǎn)3、 的瞬時(shí)速度的瞬時(shí)速度v1、v2、v3(2)驗(yàn)證守恒驗(yàn)證守恒 法一：法一：利用起始點(diǎn)和第利用起始點(diǎn)和第n點(diǎn)計(jì)算代入點(diǎn)計(jì)算代入ghn和和 vn2， 如果在實(shí)驗(yàn)誤差允許的條件下，如果在實(shí)驗(yàn)誤差允許的條件下，ghn vn2，則機(jī)，則機(jī) 械能守恒定律是正確的械能守恒定律是正確的 法二：法二：任

6、取兩點(diǎn)計(jì)算任取兩點(diǎn)計(jì)算 任取兩點(diǎn)任取兩點(diǎn)A、B測(cè)出測(cè)出hAB，算出，算出ghAB. 算出算出 vB2 vA2的值的值 在實(shí)驗(yàn)誤差允許的條件下，如果在實(shí)驗(yàn)誤差允許的條件下，如果ghAB vB2 vA2， 則機(jī)械能守恒定律是正確的則機(jī)械能守恒定律是正確的法三：法三：圖象法從紙帶上選取多個(gè)點(diǎn)，測(cè)量從第一點(diǎn)到圖象法從紙帶上選取多個(gè)點(diǎn)，測(cè)量從第一點(diǎn)到其余各點(diǎn)的下落高度其余各點(diǎn)的下落高度h，并計(jì)算各點(diǎn)速度的平方，并計(jì)算各點(diǎn)速度的平方v2，然后，然后以以 v2為縱軸，以為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出為橫軸，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出 v2h圖線若在誤差允許的范圍內(nèi)圖象是一條過(guò)原點(diǎn)且斜圖線若在誤差允許的范圍內(nèi)圖象

7、是一條過(guò)原點(diǎn)且斜率為率為g的直線，則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒的直線，則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒五、注意事項(xiàng)五、注意事項(xiàng)1打點(diǎn)計(jì)時(shí)器要穩(wěn)定地固定在鐵架臺(tái)上，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器平面打點(diǎn)計(jì)時(shí)器要穩(wěn)定地固定在鐵架臺(tái)上，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器平面 與紙帶限位孔調(diào)整到豎直方向，以減小摩擦阻力與紙帶限位孔調(diào)整到豎直方向，以減小摩擦阻力2重物要選用密度大、體積小的物體，這樣可以減小空氣重物要選用密度大、體積小的物體，這樣可以減小空氣 阻力的影響，從而減小實(shí)驗(yàn)誤差阻力的影響，從而減小實(shí)驗(yàn)誤差3實(shí)驗(yàn)中，需保持提紙帶的手不動(dòng)，且保證紙帶豎直，待實(shí)驗(yàn)中，需保持提紙帶的手不動(dòng)，且保證紙帶豎直，待 接通電源，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作穩(wěn)定后，再松開(kāi)紙帶接通電源，打點(diǎn)計(jì)

8、時(shí)器工作穩(wěn)定后，再松開(kāi)紙帶4速度不能用速度不能用vngtn或或vn 計(jì)算，因?yàn)橹灰J(rèn)為加速計(jì)算，因?yàn)橹灰J(rèn)為加速度度為為g，機(jī)械能當(dāng)然守恒，即相當(dāng)于用機(jī)械能守恒定律驗(yàn)證機(jī)，機(jī)械能當(dāng)然守恒，即相當(dāng)于用機(jī)械能守恒定律驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，況且用械能守恒定律，況且用vngtn計(jì)算出的速度比實(shí)際值大，計(jì)算出的速度比實(shí)際值大，會(huì)得出機(jī)械能增加的結(jié)論，而因?yàn)槟Σ磷枇Φ挠绊?，機(jī)械會(huì)得出機(jī)械能增加的結(jié)論，而因?yàn)槟Σ磷枇Φ挠绊?，機(jī)械能應(yīng)該減小，所以速度應(yīng)從紙帶上直接測(cè)量計(jì)算同樣的能應(yīng)該減小，所以速度應(yīng)從紙帶上直接測(cè)量計(jì)算同樣的道理，重物下落的高度道理，重物下落的高度h，也只能用刻度尺直接測(cè)量，而不，也只能用刻度尺

9、直接測(cè)量，而不能用能用hn gtn2或或hn 計(jì)算得到計(jì)算得到六、誤差分析六、誤差分析1本實(shí)驗(yàn)中因重物和紙帶在下落過(guò)程中要克服各種阻力本實(shí)驗(yàn)中因重物和紙帶在下落過(guò)程中要克服各種阻力 (空氣阻力、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器阻力空氣阻力、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器阻力)做功，故動(dòng)能的增加量做功，故動(dòng)能的增加量 Ek稍小于重力勢(shì)能的減少量稍小于重力勢(shì)能的減少量Ep，即，即EkEp，這，這 屬于系統(tǒng)誤差改進(jìn)的辦法是調(diào)整器材的安裝，盡可屬于系統(tǒng)誤差改進(jìn)的辦法是調(diào)整器材的安裝，盡可 能地減少阻力能地減少阻力2本實(shí)驗(yàn)的另一個(gè)誤差來(lái)源于長(zhǎng)度的測(cè)量，屬偶然誤本實(shí)驗(yàn)的另一個(gè)誤差來(lái)源于長(zhǎng)度的測(cè)量，屬偶然誤差減小誤差的辦法是測(cè)下落距離時(shí)都從差減小誤

10、差的辦法是測(cè)下落距離時(shí)都從0點(diǎn)量起，點(diǎn)量起，一次將各打點(diǎn)對(duì)應(yīng)的下落高度測(cè)量完或者采用多一次將各打點(diǎn)對(duì)應(yīng)的下落高度測(cè)量完或者采用多次測(cè)量取平均值來(lái)減小誤差次測(cè)量取平均值來(lái)減小誤差 (2010茂名模擬茂名模擬)(1)在在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的的實(shí)驗(yàn)中，有如下可供選擇的實(shí)驗(yàn)器材：鐵架臺(tái)、打點(diǎn)計(jì)時(shí)實(shí)驗(yàn)中，有如下可供選擇的實(shí)驗(yàn)器材：鐵架臺(tái)、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器以及復(fù)寫紙、紙帶、低壓直流電源、天平、秒表、導(dǎo)線、器以及復(fù)寫紙、紙帶、低壓直流電源、天平、秒表、導(dǎo)線、電鍵其中不必要的器材是電鍵其中不必要的器材是_，缺少的器材是，缺少的器材是_(2)用如圖實(shí)用如圖實(shí)63所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)

11、證機(jī)械能守恒定律，實(shí)驗(yàn)所用的電源為學(xué)生機(jī)械能守恒定律，實(shí)驗(yàn)所用的電源為學(xué)生電源，輸出電壓有電源，輸出電壓有6 V的交流電和直流電的交流電和直流電兩種重錘從高處由靜止開(kāi)始落下，重錘兩種重錘從高處由靜止開(kāi)始落下，重錘上拖著的紙帶通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出一系列上拖著的紙帶通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出一系列的點(diǎn)，對(duì)紙帶上的點(diǎn)的痕跡進(jìn)行測(cè)量，即的點(diǎn)，對(duì)紙帶上的點(diǎn)的痕跡進(jìn)行測(cè)量，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律下面列舉了該實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟：下面列舉了該實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟：A按照?qǐng)D示的裝置安裝器件；按照?qǐng)D示的裝置安裝器件；B將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的直流輸出端上；將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的直流輸出端上；C用天平測(cè)量出重

12、錘的質(zhì)量；用天平測(cè)量出重錘的質(zhì)量；D釋放懸掛紙帶的夾子，同時(shí)接通電源開(kāi)關(guān)打出一條紙帶；釋放懸掛紙帶的夾子，同時(shí)接通電源開(kāi)關(guān)打出一條紙帶；E測(cè)量打出的紙帶上某些點(diǎn)之間的距離；測(cè)量打出的紙帶上某些點(diǎn)之間的距離；F根據(jù)測(cè)量的結(jié)果計(jì)算重錘下落過(guò)程中減少的重力勢(shì)能根據(jù)測(cè)量的結(jié)果計(jì)算重錘下落過(guò)程中減少的重力勢(shì)能 是否等于增加的動(dòng)能是否等于增加的動(dòng)能指出其中沒(méi)有必要進(jìn)行的或者操作不恰當(dāng)?shù)牟襟E，將其選指出其中沒(méi)有必要進(jìn)行的或者操作不恰當(dāng)?shù)牟襟E，將其選項(xiàng)對(duì)應(yīng)的字母填在下面的橫線上，并說(shuō)明其原因項(xiàng)對(duì)應(yīng)的字母填在下面的橫線上，并說(shuō)明其原因答：答：_.解析解析(1)不必要的器材是低壓直流電源、天平、秒不必要的器材是低

13、壓直流電源、天平、秒表缺少的器材是低壓交流電源、重物、刻度尺表缺少的器材是低壓交流電源、重物、刻度尺(2)步驟步驟B是錯(cuò)誤的，應(yīng)該接到電源的交流輸出端步驟是錯(cuò)誤的，應(yīng)該接到電源的交流輸出端步驟D是錯(cuò)誤的，應(yīng)該先接通電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放紙是錯(cuò)誤的，應(yīng)該先接通電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放紙帶步驟帶步驟C不必要，因?yàn)楦鶕?jù)測(cè)量原理，重錘的動(dòng)能和勢(shì)不必要，因?yàn)楦鶕?jù)測(cè)量原理，重錘的動(dòng)能和勢(shì)能中都包含了質(zhì)量能中都包含了質(zhì)量m，可以約去，可以約去答案答案見(jiàn)解析見(jiàn)解析 在利用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在利用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源頻率為源頻率為50 Hz)“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律驗(yàn)證機(jī)械能守恒

14、定律”的實(shí)驗(yàn)中：的實(shí)驗(yàn)中：(1)某同學(xué)用如圖實(shí)某同學(xué)用如圖實(shí)64所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到如所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到如圖實(shí)圖實(shí)65所示的紙帶，把第一個(gè)點(diǎn)所示的紙帶，把第一個(gè)點(diǎn)(初速度為零初速度為零)記作記作O點(diǎn)，測(cè)出點(diǎn)點(diǎn)，測(cè)出點(diǎn)O、A間的距離為間的距離為68.97 cm，點(diǎn)，點(diǎn)A、C間的距離間的距離為為15.24 cm，點(diǎn)，點(diǎn)C、E間的距離為間的距離為16.76 cm，已知當(dāng)?shù)氐闹?，已知?dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹榱铀俣葹?.8 m/s2，重錘的質(zhì)量為，重錘的質(zhì)量為m1.0 kg，則打點(diǎn)，則打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在打計(jì)時(shí)器在打O點(diǎn)到點(diǎn)到C點(diǎn)的這段時(shí)間內(nèi)，重錘動(dòng)能的增加量點(diǎn)的這段時(shí)間內(nèi)，重錘動(dòng)能的增加量為為_(kāi)J，重力

15、勢(shì)能的減少量為，重力勢(shì)能的減少量為_(kāi)J.(2)利用這個(gè)裝置也可以測(cè)量重錘下落的加速度利用這個(gè)裝置也可以測(cè)量重錘下落的加速度a_m/s2.(3)在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，重錘減少的重力勢(shì)能總大于重錘增加的在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，重錘減少的重力勢(shì)能總大于重錘增加的動(dòng)能，其原因主要是因?yàn)樵谥劐N帶著紙帶下落的過(guò)程中存動(dòng)能，其原因主要是因?yàn)樵谥劐N帶著紙帶下落的過(guò)程中存在著阻力的作用，用題目中給出的已知量求出重錘下落過(guò)在著阻力的作用，用題目中給出的已知量求出重錘下落過(guò)程中受到的平均阻力大小為程中受到的平均阻力大小為_(kāi)N.解析解析 本題主要考查本題主要考查“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”這個(gè)實(shí)這個(gè)實(shí)驗(yàn)的基本原理、應(yīng)用及誤差分析，并且綜合考查了牛頓驗(yàn)的基本原理、應(yīng)用及誤差分析，并且綜合考查了牛頓第二定律第二定律(1)C點(diǎn)速度點(diǎn)速度vC 4.00 m/ss該過(guò)程動(dòng)能的增加量該過(guò)程動(dòng)能的增加量.Ek mvC2 1.0(4.00)2 J8.00 J該過(guò)程重力勢(shì)能的減少量為該過(guò)程重力勢(shì)能的減少量為EpmghOC1.09.8(68.9715.24)102 J8.25 J.(2)加速度加速度a 9.50 m/s2.(3)由牛頓第二定律得：由牛頓第二定律得：mgFfma即即Ffmgma0.30 N.答案答案(1)8.008.25(2)9.50(3)0.30