(通用版)2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第五章 第33課時(shí) 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律(實(shí)驗(yàn)增分課)講義(含解析).doc
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第33課時(shí) 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律(實(shí)驗(yàn)增分課) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。 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,物體的重力勢能和動(dòng)能互相轉(zhuǎn)化,但總的機(jī)械能保持不變。若物體某時(shí)刻瞬時(shí)速度為v,下落高度為h,則重力勢能的減少量為mgh,動(dòng)能的增加量為mv2,判斷它們?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)械能守恒定律。 2.速度的測量: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)間的平均速度vt=2t。計(jì)算打第n個(gè)點(diǎn)瞬時(shí)速度的方法是:測出第n個(gè)點(diǎn)的相鄰前后兩段相等時(shí)間T內(nèi)下落的距離xn和xn+1,由公式vn=或vn=算出,如圖所示。 三、實(shí)驗(yàn)器材 鐵架臺(tái)(含鐵夾)、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(帶紙帶夾)。 謹(jǐn)記部分器材用途 毫米刻度尺 測量重物下落的高度 重物 自由下落,重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能 四、實(shí)驗(yàn)步驟 1.儀器安裝 將檢查、調(diào)整好的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器豎直固定在鐵架臺(tái)上,連接好電路。 2.打紙帶 將紙帶的一端用夾子固定在重物上,另一端穿過打點(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,后松開紙帶,讓重物帶著紙帶自由下落。更換紙帶重復(fù)做3~5次實(shí)驗(yàn)。 3.選紙帶 分兩種情況說明 (1)如果根據(jù)mv2=mgh驗(yàn)證時(shí),應(yīng)選點(diǎn)跡清晰,打點(diǎn)成一條直線,且1、2兩點(diǎn)間距離小于或接近2 mm的紙帶。若1、2兩點(diǎn)間的距離大于2 mm,則可能是由于先釋放紙帶,后接通電源造成的。這樣,第1個(gè)點(diǎn)就不是運(yùn)動(dòng)的起始點(diǎn)了,這樣的紙帶不能選。 (2)如果根據(jù)mvB2-mvA2=mgΔh驗(yàn)證時(shí),由于重力勢能的變化是絕對(duì)的,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1、2兩點(diǎn)間的距離是否接近2 mm就無關(guān)緊要了,只要后面的點(diǎn)跡清晰就可選用。 五、數(shù)據(jù)處理 1.求瞬時(shí)速度 由公式vn=可以計(jì)算出重物下落h1、h2、h3、…的高度時(shí)對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度v1、v2、v3、…。 2.驗(yàn)證守恒 方法一:利用起始點(diǎn)和第n點(diǎn)計(jì)算,代入ghn和vn2,如果在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi),ghn=vn2,則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律。 方法二:任取兩點(diǎn)A、B測出hAB,算出ghAB和 的值,如果在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi),ghAB=vB2-vA2,則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律。 方法三:圖像法,從紙帶上選取多個(gè)點(diǎn),測量從第一點(diǎn)到其余各點(diǎn)的下落高度h,并計(jì)算各點(diǎn)速度的平方v2,然后以v2為縱軸,以h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)圖像是一條過原點(diǎn)且斜率為g的直線,則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律。 六、誤差分析 1.系統(tǒng)誤差 本實(shí)驗(yàn)中因重物和紙帶在下落過程中要克服各種阻力(空氣阻力、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器阻力)做功,故動(dòng)能的增加量ΔEk稍小于重力勢能的減少量ΔEp,即ΔEk<ΔEp,這屬于系統(tǒng)誤差,改進(jìn)的方法是調(diào)整器材的安裝,盡可能地減小阻力。 2.偶然誤差 本實(shí)驗(yàn)的另一誤差來源于長度的測量,屬于偶然誤差。減小誤差的方法是測下落距離時(shí)都從O點(diǎn)測量,一次將各打點(diǎn)對(duì)應(yīng)的下落高度測量完,或者多次測量取平均值。 七、注意事項(xiàng) 1.應(yīng)盡可能控制實(shí)驗(yàn)條件,即應(yīng)滿足機(jī)械能守恒的條件,這就要求盡量減小各種阻力的影響,采取的措施有: (1)安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí),必須使兩個(gè)限位孔的中線嚴(yán)格豎直,以減小摩擦阻力。 (2)應(yīng)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(duì)減小,增大密度可以減小體積,可使空氣阻力減小。 2.實(shí)驗(yàn)中,提紙帶的手要保持不動(dòng),且保證紙帶豎直,接通電源,待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作穩(wěn)定后再松開紙帶。 3.驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí),可以不測出重物質(zhì)量,只要比較vn2和ghn是否相等即可驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒。 4.測量下落高度時(shí),為了減小測量值h的相對(duì)誤差,選取的各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)要離起始點(diǎn)遠(yuǎn)一些,紙帶也不宜過長,有效長度可在60~80 cm之間。 5.速度不能用vn=gtn或vn=計(jì)算,否則犯了用機(jī)械能守恒定律驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒的錯(cuò)誤。 考法一 實(shí)驗(yàn)原理與操作 1.(2019漳州檢測)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(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6 V的交流電和直流電兩種。重物從高處由靜止開始下落,重物拖著紙帶通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出一系列的點(diǎn),對(duì)紙帶上的點(diǎn)進(jìn)行測量,即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。 (1)下面列舉了該實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟: A.按照?qǐng)D示的裝置安裝器材; B.將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的直流輸出端上; C.用天平測出重物的質(zhì)量; D.先釋放紙帶,再接通電源開關(guān)打出一條紙帶; E.測量打出的紙帶上某些點(diǎn)之間的距離; F.根據(jù)測量的結(jié)果計(jì)算重物下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動(dòng)能。 其中沒有必要進(jìn)行或者操作不恰當(dāng)?shù)牟襟E是________(將其選項(xiàng)對(duì)應(yīng)的字母填在橫線處)。 (2)在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中,若以v2為縱軸、以h為橫軸,根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出v2h的圖像應(yīng)是________________________,才能驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。v2h圖像的斜率等于____________的數(shù)值。 解析:(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接到電源的交流輸出端上,故B錯(cuò)誤;驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒只需驗(yàn)證mgh=mv2,即gh=v2,m可約去,故不需要測量重物的質(zhì)量,故C沒有必要進(jìn)行;開始實(shí)驗(yàn)時(shí),應(yīng)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源,然后再釋放重物,讓它帶著紙帶一同下落,如果先放開紙帶讓重物下落,再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源,由于重物運(yùn)動(dòng)較快,不利于數(shù)據(jù)的采集和處理,會(huì)使實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生較大的誤差,故D錯(cuò)誤。 (2)利用v2h圖像處理數(shù)據(jù),重物自由下落過程中機(jī)械能守恒,mgh=mv2,即v2=gh,若以v2為縱軸、以h為橫軸,畫出的圖像應(yīng)是過原點(diǎn)的傾斜直線,可知v2h圖像的斜率就等于重力加速度g的數(shù)值。 答案:(1)BCD (2)過原點(diǎn)的傾斜直線 重力加速度g 2.(2017天津高考)如圖甲所示,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上,使重物帶動(dòng)紙帶從靜止開始自由下落,利用此裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。 (1)對(duì)于該實(shí)驗(yàn),下列操作中對(duì)減小實(shí)驗(yàn)誤差有利的是________。 A.重物選用質(zhì)量和密度較大的金屬錘 B.兩限位孔在同一豎直面內(nèi)上下對(duì)正 C.精確測量出重物的質(zhì)量 D.用手托穩(wěn)重物,接通電源后,撤手釋放重物 (2)某實(shí)驗(yàn)小組利用上述裝置將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到50 Hz的交流電源上,按正確操作得到了一條完整的紙帶,由于紙帶較長,圖中有部分未畫出,如圖乙所示。紙帶上各點(diǎn)是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的計(jì)時(shí)點(diǎn),其中O點(diǎn)為紙帶上打出的第一個(gè)點(diǎn)。重物下落高度應(yīng)從紙帶上計(jì)時(shí)點(diǎn)間的距離直接測出,利用下列測量值能完成驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的選項(xiàng)有________。 A.OA、AD和EG的長度 B.OC、BC和CD的長度 C.BD、CF和EG的長度 D.AC、BD和EG的長度 解析:(1)選用質(zhì)量和密度較大的金屬錘、限位孔在同一豎直面內(nèi)上下對(duì)正都可以減小摩擦阻力對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成的誤差,A、B正確;動(dòng)能與重力勢能表達(dá)式中都含有質(zhì)量m,可以約去,故不需要測量出質(zhì)量m的具體數(shù)值,C錯(cuò)誤;重物下落之前應(yīng)該用手拉住紙帶上端而不是用手托住重物,D錯(cuò)誤。 (2)測出BC和CD的長度就可以計(jì)算出打下C點(diǎn)時(shí)的速度vC,再測出OC的長度,就可驗(yàn)證mghOC=mvC2是否成立,所以B正確;測出BD、EG的長度可計(jì)算出打下C、F兩點(diǎn)時(shí)的速度vC和vF,再測出CF的長度,就可驗(yàn)證mghCF=mvF2-mvC2是否成立,所以C正確。 答案:(1)AB (2)BC 考法二 數(shù)據(jù)處理和誤差分析 3.(2016全國卷Ⅰ)某同學(xué)用圖(a)所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,其中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源為交流電源,可以使用的頻率有20 Hz、30 Hz和40 Hz。打出紙帶的一部分如圖(b)所示。 該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中沒有記錄交流電的頻率f,需要用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和其他題給條件進(jìn)行推算。 (1)若從打出的紙帶可判定重物勻加速下落,利用f和圖(b)中給出的物理量可以寫出:在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出B點(diǎn)時(shí),重物下落的速度大小為________,打出C點(diǎn)時(shí)重物下落的速度大小為________,重物下落的加速度大小為________。 (2)已測得s1=8.89 cm,s2=9.50 cm,s3=10.10 cm;當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮?.80 m/s2,實(shí)驗(yàn)中重物受到的平均阻力大小約為其重力的1%。由此推算出f為________Hz。 解析:(1)重物勻加速下落時(shí),根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律得vB==f(s1+s2),vC==f(s2+s3),由s3-s1=2aT2,得a=f2(s3-s1)。 (2)根據(jù)牛頓第二定律,有mg-kmg=ma,根據(jù)(1)中各式,化簡得f=,代入數(shù)據(jù)可得f≈40 Hz。 答案:(1)f(s1+s2) f(s2+s3) f2(s3-s1) (2)40 4.如圖甲所示是用“落體法”驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置(g取9.80 m/s2)。 (1)選出一條清晰的紙帶如圖乙所示,其中O點(diǎn)為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第一個(gè)點(diǎn),A、B、C為三個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通以頻率為50 Hz的交變電流。用分度值為1 mm的刻度尺測得OA=12.41 cm,OB=18.90 cm,OC=27.06 cm,在計(jì)數(shù)點(diǎn)A和B、B和C之間還各有一個(gè)點(diǎn),重錘的質(zhì)量為1.00 kg。根據(jù)以上數(shù)據(jù)算出:當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打到B點(diǎn)時(shí)重錘的重力勢能比開始下落時(shí)減少了________J;此時(shí)重錘的速度vB=________m/s,此時(shí)重錘的動(dòng)能比開始下落時(shí)增加了________J(結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)。 (2)利用實(shí)驗(yàn)時(shí)打出的紙帶,測量出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第一個(gè)點(diǎn)的距離h,算出各計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度v,然后以h為橫軸、以v2為縱軸作出如圖丙所示的圖線,圖線的斜率近似等于________。 A.19.6 B.9.80 C.4.90 圖線未過原點(diǎn)O的原因是_____________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析:(1)當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打到B點(diǎn)時(shí),重錘的重力勢能減小了ΔEp=mgOB=1.009.8018.9010-2 J≈1.85 J;打B點(diǎn)時(shí)重錘的速度vB== m/s≈1.83 m/s,此時(shí)重錘的動(dòng)能增加了ΔEk=mvB2=1.001.832 J≈1.67 J。 (2)由機(jī)械守恒定律有mv2=mgh,可得v2=gh,由此可知題圖丙圖線的斜率近似等于重力加速度g,故B正確。由圖線可知,h=0時(shí),重錘的速度不等于零,原因是做實(shí)驗(yàn)時(shí)先釋放了紙帶,再接通了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源。 答案:(1)1.85 1.83 1.67 (2)B 先釋放了紙帶,再接通了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源 5.某同學(xué)用如圖甲所示裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí),所用交流電源的頻率為50 Hz,得到如圖乙所示的紙帶。選取紙帶上打出的連續(xù)五個(gè)點(diǎn)A、B、C、D、E,測出點(diǎn)A距起點(diǎn)O的距離為s0=19.00 cm,點(diǎn)A、C間的距離為s1=8.36 cm,點(diǎn)C、E間的距離為s2=9.88 cm,g取9.8 m/s2,測得重物的質(zhì)量為m=1 kg。 (1)下列做法正確的有________。 A.圖甲中兩限位孔必須在同一豎直線上 B.實(shí)驗(yàn)前,手應(yīng)提住紙帶上端,使紙帶豎直 C.實(shí)驗(yàn)時(shí),先釋放紙帶,再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源 D.?dāng)?shù)據(jù)處理時(shí),應(yīng)選擇紙帶上距離較近的兩點(diǎn)作為初、末位置 (2)選取O、C兩點(diǎn)為初、末位置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,重物減少的重力勢能是________J,打下C點(diǎn)時(shí)重物的速度大小是________m/s(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。 (3)重物減少的重力勢能總是略大于增加的動(dòng)能,產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是 (寫出一條即可)。 解析:(1)題圖甲中兩限位孔必須在同一豎直線上,實(shí)驗(yàn)前手應(yīng)提住紙帶上端,并使紙帶豎直,這是為了減小打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與紙帶之間的摩擦,選項(xiàng)A、B正確;實(shí)驗(yàn)時(shí),應(yīng)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源再釋放紙帶,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;數(shù)據(jù)處理時(shí),應(yīng)選擇紙帶上距離較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)作為初、末位置,以減小長度的測量誤差,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 (2)重物減少的重力勢能為ΔEp=mg(s0+s1)≈2.68 J,由于重物下落時(shí)做勻變速直線運(yùn)動(dòng),根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)任意時(shí)間段中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于這段時(shí)間內(nèi)的平均速度可知,打下C點(diǎn)時(shí)重物的速度為vC==2.28 m/s。 (3)在實(shí)驗(yàn)過程中,由于紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間的摩擦阻力、空氣阻力的存在,實(shí)驗(yàn)中需要克服阻力做功,所以損失了部分機(jī)械能,因此實(shí)驗(yàn)中重物減少的重力勢能總是略大于增加的動(dòng)能。 答案:(1)AB (2)2.68 2.28 (3)重物受到空氣阻力(或紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間存在阻力) 有些同學(xué)在處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí),利用公式v=計(jì)算重物速度,結(jié)果完全沒有實(shí)驗(yàn)誤差,甚至利用公式v=gt計(jì)算重物速度,導(dǎo)致動(dòng)能的增加量比重力勢能的減少量還要大,以上兩種錯(cuò)誤都是因?yàn)椴焕斫鈱?shí)驗(yàn)原理,生搬硬套公式造成的。 [例1] 如圖甲是驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置。小圓柱由一根不可伸長的輕繩拴住,輕繩另一端固定。將輕繩拉至水平后由靜止釋放。在最低點(diǎn)附近放置一組光電門,測出小圓柱運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的擋光時(shí)間Δt,再用游標(biāo)卡尺測出小圓柱的直徑d,如圖乙所示,重力加速度為g。則: (1)小圓柱的直徑d=________cm。 (2)測出懸點(diǎn)到小圓柱重心的距離l,若等式gl=________成立,說明小圓柱下擺過程機(jī)械能守恒。 (3)若在懸點(diǎn)O安裝一個(gè)拉力傳感器,測出輕繩上的拉力F,則要驗(yàn)證小圓柱在最低點(diǎn)的向心力公式還需要測量的物理量是__________________(用文字和字母表示),若等式F=______________成立,則可驗(yàn)證向心力公式Fn=m。 [三步化“新”為“熟”] 1.分析實(shí)驗(yàn)?zāi)康模候?yàn)證機(jī)械能守恒定律同時(shí)驗(yàn)證向心力公式。 2.確定實(shí)驗(yàn)原理:小圓柱向下擺動(dòng)減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,二者相等即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒;小圓柱做圓周運(yùn)動(dòng),最低點(diǎn)處合外力提供向心力。 3.制定數(shù)據(jù)處理方案:利用光電門測出小圓柱的速度v=,計(jì)算小圓柱減少的重力勢能及其獲得的動(dòng)能,進(jìn)行比較即可;用拉力傳感器測出繩拉力F后,可得合力為F-mg,代入牛頓第二定律公式進(jìn)行驗(yàn)證。 [解析] (1)小圓柱的直徑d=10 mm+20.1 mm=10.2 mm=1.02 cm。 (2)根據(jù)機(jī)械能守恒定律得mgl=mv2,所以只需驗(yàn)證gl=v2=2,就說明小圓柱下擺過程中機(jī)械能守恒。 (3)小圓柱在最低點(diǎn)時(shí),由牛頓第二定律得F-mg=m,若等式F=mg+m成立,則可驗(yàn)證向心力公式,可知需要測量小圓柱的質(zhì)量m。 [答案] (1)1.02 (2)2 (3)小圓柱的質(zhì)量m mg+m [例2] 某研究性學(xué)習(xí)小組利用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。在氣墊導(dǎo)軌上相隔一定距離的兩處安裝兩個(gè)光電傳感器A、B,滑塊P上固定一遮光條,若光線被遮光條遮擋,光電傳感器A、B會(huì)輸出高電壓,兩光電傳感器A、B采集數(shù)據(jù)后傳輸給計(jì)算機(jī)?;瑝KP在細(xì)線的牽引下向左做加速運(yùn)動(dòng),遮光條經(jīng)過兩光電傳感器A、B時(shí),通過計(jì)算機(jī)可以得到如圖乙所示的電壓U隨時(shí)間t變化的圖像。 (1)實(shí)驗(yàn)前,接通氣源,將滑塊P(不掛鉤碼)置于氣墊導(dǎo)軌上,輕推滑塊P,當(dāng)圖乙中的Δt1________(選填“>”“=”或“<”)Δt2時(shí),說明氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)水平。 (2)用游標(biāo)卡尺測遮光條寬度d,測量結(jié)果如圖丙所示,則d=________mm。 (3)滑塊P用細(xì)線跨過氣墊導(dǎo)軌左端的定滑輪與鉤碼Q相連,鉤碼Q的質(zhì)量為m。將滑塊P由圖甲所示位置釋放,通過計(jì)算機(jī)得到的圖像如圖乙所示,若Δt1、Δt2和d已知,要驗(yàn)證滑塊P和鉤碼Q組成的系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒,還應(yīng)測出________________________(寫出物理量的名稱及符號(hào))。 (4)若滿足關(guān)系式________________________________,則表明在實(shí)驗(yàn)過程中,滑塊P和鉤碼Q組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒。 [三步化“新”為“熟”] 1.分析實(shí)驗(yàn)?zāi)康模候?yàn)證機(jī)械能守恒定律。 2.確定實(shí)驗(yàn)原理:滑塊P在重物Q拖拽下加速運(yùn)動(dòng),Q減小的重力勢能轉(zhuǎn)化為P、Q兩者的動(dòng)能。 3.制定數(shù)據(jù)處理方案:測出滑塊P先后通過A、B光電傳感器的速度,由此計(jì)算P、Q兩者增加的動(dòng)能,并把它跟Q在該過程減少的重力勢能進(jìn)行比較,A、B之間的距離就是Q相應(yīng)下降的高度。 [解析] (1)實(shí)驗(yàn)前,接通氣源,將滑塊P(不掛鉤碼)置于氣墊導(dǎo)軌上,輕推滑塊P,當(dāng)題圖乙中的Δt1=Δt2時(shí),可知滑塊P已經(jīng)勻速運(yùn)動(dòng),說明氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)水平。 (2)遮光條的寬度d=5 mm+00.1 mm=5.0 mm。 (3)滑塊P經(jīng)過兩個(gè)光電傳感器A、B的速度分別為和,鉤碼Q重力勢能的減少量為mgL,故要驗(yàn)證系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒的關(guān)系式是mgL=(m+M)2-(m+M)2,故還應(yīng)測出滑塊P質(zhì)量M和兩光電傳感器A、B間距離L。 (4)若滿足關(guān)系式mgL=(m+M)2-(m+M)2,則表明在實(shí)驗(yàn)過程中,滑塊P和鉤碼Q組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒。 [答案] (1)= (2)5.0 (3)滑塊P質(zhì)量M和兩光電傳感器A、B間距離L (4)mgL=(m+M)2-(m+M)2 [創(chuàng)新角度歸納] 實(shí)驗(yàn)原理的創(chuàng)新 (1)利用機(jī)械能守恒定律求解彈簧彈性勢能 (2)由平拋運(yùn)動(dòng)測量球的初速度 (3)利用平拋位移s-彈簧壓縮量Δx圖線處理數(shù)據(jù) (1)利用鋼球擺動(dòng)來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 (2)利用光電門測定擺球的瞬時(shí)速度 實(shí)驗(yàn)器材的創(chuàng)新 (1)小球在重力作用下做豎直上拋運(yùn)動(dòng) (2)利用頻閃照片獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 實(shí)驗(yàn)過程的創(chuàng)新 (1)用光電門測定小球下落到B點(diǎn)的速度 (2)結(jié)合H圖像判斷小球下落過程中機(jī)械能守恒 (3)分析實(shí)驗(yàn)誤差ΔEp-ΔEk隨H變化的規(guī)律 (1)利用系統(tǒng)機(jī)械能守恒代替單個(gè)物體的機(jī)械能守恒 (2)利用光電門測定滑塊的瞬時(shí)速度- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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- 通用版2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第五章 第33課時(shí) 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)增分課講義含解析 通用版 2020 高考 物理 一輪 復(fù)習(xí) 第五 33 課時(shí) 驗(yàn)證 機(jī)械能 守恒定律 實(shí)驗(yàn) 增分課
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