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光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 【考纲全景透析】一、实验目的验证机械能守恒定律二、体的重力势能和动能互相转化,v,下落高度为 h,则重力势能的减少量为 能的增加量为 ,看它们在实验误差允许的范围内是否相等,n 个点时速度的方法:如图所示,由公式可得第 n 个点的速度三、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).【热点难点全析】一、图示将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上,纸带的一端用夹子固定在重物上,松开纸带,5 次实验. :分两种情况说明(1)如果根据 验证时,应选点迹清晰,打点成一条直线,且 1、2 两点间距离小于或接近 2 、2 两点间的距离大于 2 是由于先释放纸带, 1 个点就不是运动的起始点了,这样的纸带不能选.(2)如果根据 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 无关紧要了,所以只要后面的点迹清晰就可选用.【例 1】(2010海南高考)利用气垫导轨验证机械能守恒定律,实验装置示意图如图所示:(1)实验步骤:将气垫导轨放在水平桌面上,桌面高度不低于 1 m,将导轨调至水平;用游标卡尺测量挡光条的宽度 l,结果如图所示,由此读出 l=_ 由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离 s=_将滑块移至光电门 1 左侧某处,待砝码静止不动时,释放滑块,要求砝码落地前挡光条已通过光电门 2;从数字计时器(图中未画出)上分别读出挡光条通过光电门 1 和光电门 2 所用的时间 用天平称出滑块和挡光条的总质量 M,再称出托盘和砝码的总质量 m.(2)用表示直接测量量的字母写出下列所示物理量的表达式:滑块通过光电门 1 和光电门 2 时瞬时速度分别为 _和 _.当滑块通过光电门 1 和光电门 2 时,系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能分别为 _和 _.在滑块从光电门 1 运动到光电门 2 的过程中,系统势能的减少 _(重力加速度为 g).(3)如果 _,则可认为验证了机械能守恒定律.【答案】(1)案在 间的,也给分)(3)解】由于挡光条宽度很小,因此将挡光条通过光电门时的平均速度当做瞬时速度,挡光条的宽度 l 可用游标卡尺测量,挡光时间 t 可从数字计时器读出,因此,滑块过光电门的瞬时速度为 ,由于质量事先已用天平测出,所以,出重力势能的减少值,在误差允许范围内相等, :利用起始点和第 n 如果在实验误差允许的条件下, 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 出 2)算出 的值.(3)在实验误差允许的条件下,若成立,则验证了机械能守恒定律. 方法三: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 后以 为纵轴,以 h 为横轴,g 的直线,)打点计时器要稳定地固定在铁架台上,打点计时器平面与纸带限位孔调整在竖直方向,以减小摩擦阻力.(2)应选用质量和密度较大的重物,增大重力可使阻力的影响相对减小,增大密度可以减小体积,可使空气阻力减小.(3)实验中,需保持提纸带的手不动,且保证纸带竖直,待接通电源,打点计时器工作稳定后,再松开纸带.(4)测下落高度时,要从第一个打点测起,并且各点对应的下落高度要一次测量完.(5)如果不测出物体质量时,只需验证 也可以 验证机械能守恒定律.(6)速度不能用 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=算出的速度比实际值大, ,而因为摩擦阻力的影响,机械能应该减小,物下落的高度 h,也只能用刻度尺直接测量,差分析:(1)本实验中因重物和纸带在下落过程中要克服阻力做功,故动能的增加量一定略小于重力势能的减少量,这是不可避免的,属于系统误差,改进的方法是调整器材的安装,尽可能地减少阻力.(2)本实验的另一误差来源于长度的测量,选的距离尽可能大一些,或者多次测量取平均值.【例 2】(1)在做“验证机械能守恒定律”的实验时,实验小组 A 不慎将一条选择好的纸带的前面一部分损坏了,剩下的一部分纸带上各点间的距离如图所示的数值,已知打点计时器的周期为 T =力加速度 g =9.8 m/锤的质量为 m,已知 记录 B 点时重锤的动能 J(写计算式字母表示),记录C 点时重锤的动能 ;重锤从 B 点到 C 点重力势能变化量是 J,动能变化量是 .(2)在验证机械能守恒定律的实验中自由落下的重锤质量要大一些,这是为了减少对实验的影响. 实验中 测定重锤的质量( 填“要”或“不要” ).实验小组 C 在验证机械能守恒定律的实验中发现,重锤减小的重力势能总是大于重锤动能的增加,其原因主要是因为在重锤下落的过程中存在阻力作用,因此想到可以通过该实验装置测阻力的大小. 根据已知当地重力加速度公认的较准确的值为 g, 电源的频率为 f, 又测量出物理量 , )(4)()(213)们用这些物理量求出了重锤在下落的过程中受到的平均阻力大小 F (用字母表示). 答案: 在实验误差范围内,只有重力做功时,物体的机械能守恒.空气阻力和打点计时器器对纸带的阻力不要相邻的两点间的位移 S 2 、S 3、S 4, 重锤的质量 m ,【高考零距离】【2012 年】暂无【2011 年】1.(2011海南物理要通过实验验证机械能守恒定律。实验装置如图 1 所示:水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨;导轨上 A 点处有一带长方形遮光片的滑块,其总质量为M,左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为 m 的砝码相连;遮光片两条长边与导轨垂直;导轨上 B 点有一光电门,可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间 t,用 d 表示 A 点到导轨底端 C 点的距离,h 表示 A 与 C 的高度差,b 表示遮光片的宽度,s 表示 A ,B 两点的距离,将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过 B 点时的瞬时速度。 用 g 表示重力加速度。完成下列填空和作图;(1)若将滑块自 A 点由静止释放,则在滑块从 A 运动至 B 的过程中,滑块、遮光片与砝码组成的系统重力势能的减小量可表示为_。动能的增加量可表示为_。若在运动过程中机械能守恒, 与 s 的关系式为 = )多次改变光电门的位置,每次均令滑块自同一点(A 点)下滑,测量相应的 s 与 t 值,结果如下表所示: , 为纵坐标,在答题卡上对应图 2 位置的21 和第 5 个数据点;根据 5 个数据点作直线,求得该直线的斜率 k=_ ( 位有效数字)h、d、b、M 和 m 数值可以计算出 直线的斜率 ,将 k 和 进行比较,若其差值在21st可认为此试验验证了机械能守恒定律。【答案】:(1) , , (2)如图所示,)(tb【详解】 (1)滑块和遮光片的重力势能减少,砝码的重力势能增加,所以系统的重力势能减少的量为 ;滑块运动到光电门时的速度为以系统的动能增加量为 。若机械能守恒,2)()(1 ,2)(解得 。1(2)如图所示。由图象可求得斜率 2010 安徽卷)21 (6 分)利用图示装置进行验证机械能守恒定律的试验时,需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度 h。某班同学利用实验得到的纸带,设计了以下四种测量方案。1 用刻度尺测出物体下落的高度 h,并测出下落时间 t,通过 算出瞬时速度 用刻度尺测出物体下落的高度 ,并通过 2根据做匀速直线运动时纸带上某点的瞬时速度,等于这点前后相邻两点间的平均速度,测算出瞬时速度,并通过计算出高度 用刻度尺测出物体下落的高度 h,根据做匀速直线运动时纸带上某点的瞬时速度,等于这点前后相邻两点间的平均速度,测算出瞬时速度 0v。以上方案中只有一种正确,正确的是 。 (填入相应的字母)答案:2010 四川卷)22.(5 分) (2)有 4 条用打点计时器(所用交流电频率为 50出的纸带 A、B、 C、D,其中一条是做“验证机械能守恒定律”实验时打出的。为找出该纸带,某同学在每条
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