2019-2020年高考物理總復(fù)習(xí) 第五單元 功和能 第6節(jié) 實(shí)驗(yàn)七 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律學(xué)案 新課標(biāo)(北京專(zhuān)版).doc
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2019-2020年高考物理總復(fù)習(xí) 第五單元 功和能 第6節(jié) 實(shí)驗(yàn)七 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律學(xué)案 新課標(biāo)(北京專(zhuān)版)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。 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(xiě)紙,導(dǎo)線,毫米刻度尺,重物(帶紙帶夾)。1儀器安裝按圖實(shí)72所示將檢查、調(diào)整好的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器豎直固定在鐵架臺(tái)上,接好電路。 圖實(shí)722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。更換紙帶重復(fù)做35次實(shí)驗(yàn)。(1)實(shí)驗(yàn)控制條件,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: 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。 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。1偶然誤差偶然誤差的來(lái)源主要來(lái)源于測(cè)量,減小測(cè)量誤差的辦法,一是測(cè)下落距離時(shí)都從0點(diǎn)量起,一次將各打點(diǎn)對(duì)應(yīng)下落高度測(cè)量完,二是多測(cè)幾次取平均值。圖實(shí)75圖實(shí)75例1利用如圖實(shí)76所示裝置進(jìn)行驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)時(shí),需要測(cè)量物體由靜止開(kāi)始自由下落到某點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度v和下落高度h。某班同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)得到的紙帶,設(shè)計(jì)了以下四種測(cè)量方案:圖實(shí)76答案d例2用如圖實(shí)77所示的裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,質(zhì)量m kg的重物拖著紙帶由靜止開(kāi)始下落,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列點(diǎn),在紙帶上選取三個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C,相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔為0.10 s,O是重物剛開(kāi)始下落時(shí)打下的第一個(gè) 點(diǎn),計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖實(shí)78所示。 圖實(shí)77(g取9.8 m/s2,結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)圖實(shí)78(1)在紙帶上打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B時(shí)的速度v_ m/s;(2)在打點(diǎn)O到B的過(guò)程中,重物動(dòng)能的增加量Ek_ m J,重物重力勢(shì)能的減少量Ep_ m J;(3)實(shí)驗(yàn)中誤差產(chǎn)生的原因有_。(寫(xiě)出兩個(gè)原因即可)重物重力勢(shì)能的減少量:EpmghOB5.3m J。(3)空氣阻力;紙帶受到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的阻力作用;用米尺測(cè)量紙帶上點(diǎn)的位置時(shí)讀數(shù)有誤差(任選其二)。答案(1)3.2(2)5.15.3(3)見(jiàn)解析例3(xx海南高考)現(xiàn)要通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。實(shí)驗(yàn)裝置如圖實(shí)79所示:水平桌面上固定一傾斜的氣墊導(dǎo)軌;導(dǎo)軌上A點(diǎn)處有一帶長(zhǎng)方形遮 光片的滑塊,其總質(zhì)量為M,左端由跨過(guò)輕質(zhì)光滑定滑輪的細(xì)繩與一質(zhì)量為m的砝碼相連; 圖實(shí)79遮光片兩條長(zhǎng)邊與導(dǎo)軌垂直;導(dǎo)軌上B點(diǎn)有一光電門(mén),可以測(cè)量遮光片經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)的擋光時(shí)間t。用d表示A點(diǎn)到導(dǎo)軌底端C點(diǎn)的距離,h表示A與C的高度差,b表示遮光片的寬度,s表示A、B兩點(diǎn)間的距離,將遮光片通過(guò)光電門(mén)的平均速度看作滑塊通過(guò)B點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度。用g表示重力加速度。完成下列填空和作圖:圖實(shí)710(2)第1和第5個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)及所作直線如圖所示。直線的斜率約為k2.36104m1s2。 每課一測(cè)1下列關(guān)于“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)誤差的說(shuō)法中,正確的是()A重物質(zhì)量的稱(chēng)量不準(zhǔn)會(huì)造成較大誤差B重物質(zhì)量選用得大些,有利于減小誤差C重物質(zhì)量選用得較小些,有利于減小誤差D紙帶下落和打點(diǎn)不同步不會(huì)影響實(shí)驗(yàn)解析:驗(yàn)證機(jī)械能守恒,即驗(yàn)證減少的重力勢(shì)能是否等于增加的動(dòng)能即mghmv2,其中質(zhì)量可以約去,沒(méi)必要測(cè)量重物質(zhì)量,A不正確。當(dāng)重物質(zhì)量大一些時(shí),空氣阻力可以忽略,B正確,C錯(cuò)誤。紙帶先下落而后打點(diǎn),此時(shí),紙帶上最初兩點(diǎn)的點(diǎn)跡間隔較正常時(shí)略大,用此紙帶進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,其結(jié)果是重物在打第一個(gè)點(diǎn)時(shí)就有了初動(dòng)能,因此重物動(dòng)能的增加量比重物重力勢(shì)能的減少量大,D錯(cuò)誤。答案:B2有4條用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(所用交流電頻率為50 Hz)打出的紙帶A、B、C、D,其中一條是做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)時(shí)打出的。為找出該紙帶,某同學(xué)在每條紙帶上取了點(diǎn)跡清晰的、連續(xù)的4個(gè)點(diǎn),用刻度尺測(cè)出相鄰兩個(gè)點(diǎn)間距離依次為s1、s2、s3。請(qǐng)你根據(jù)下列s1、s2、s3的測(cè)量結(jié)果確定該紙帶為(已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹?.791 m/s2)()A61.0 mm65.8 mm70.7 mmB41.2 mm45.1 mm53. 0mmC49.6 mm53.5 mm57.3 mmD60.5 mm61.0 mm60.6 mm解析:驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律采用重錘的自由落體運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn),所以相鄰的0.02 s內(nèi)的位移增加量為sgT29.7910.022 mm3.9 mm,只有C符合要求。故選C。答案:C3.某同學(xué)利用豎直上拋小球的頻閃照片驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。頻閃儀每隔0.05 s閃光一次,圖實(shí)711中所標(biāo)數(shù)據(jù)為實(shí)際距離,該同學(xué)通過(guò)計(jì)算得到不同時(shí)刻的速度如下表(當(dāng)?shù)刂亓铀俣热?0 m/s2,小球質(zhì)量m0.2 kg,結(jié)果保留三位有效數(shù)字):時(shí)刻t2t3t4t5速度(m/s)5.595.084.58(1)由頻閃照片上的數(shù)據(jù)計(jì)算t5時(shí)刻小球的速度v5_ m/s。(2)從t2到t5時(shí)間內(nèi),重力勢(shì)能增加量Ep_J,動(dòng)能減小量Ek_J。圖實(shí)711(3)在誤差允許的范圍內(nèi),若Ep與Ek近似相等,從而驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律。由上述計(jì)算得Ep_Ek(選填“”“”或“”),造成這種結(jié)果的主要原因是_。解析:(1)v5 cm/s408 cm/s4.08 m/s。(2)由題給條件知:h25(26.6824.1621.66) cm72.5 cm0.725 m。Epmgh250.2100.725 J1.45 JEkmv22mv520.2(5.5924.082)J1.46 J(3)由(2)中知EpEk,因?yàn)榇嬖诳諝饽Σ恋仍?,?dǎo)致重力勢(shì)能的增加量小于動(dòng)能的減少量。答案:(1)4.08(2)1.451.46(3)原因見(jiàn)解析4DIS實(shí)驗(yàn)是利用現(xiàn)代信息技術(shù)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。老師上課時(shí)“用DIS研究機(jī)械能守恒定律”的裝置如圖實(shí)712甲所示,在某次實(shí)驗(yàn)中,選擇DIS以圖像方式顯示實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,所顯示的圖像如圖乙所示。圖像的橫軸表示小球距D點(diǎn)的高度h,縱軸表示擺球的重力勢(shì)能Ep、動(dòng)能Ek或機(jī)械能E。試回答下列問(wèn)題:圖實(shí)712(1)圖乙的圖像中,表示小球的重力勢(shì)能Ep、動(dòng)能Ek、機(jī)械能E隨小球距D點(diǎn)的高度h變化關(guān)系的圖線分別是_(按順序填寫(xiě)相應(yīng)圖線所對(duì)應(yīng)的文字)。(2)根據(jù)圖乙所示的實(shí)驗(yàn)圖像,可以得出的結(jié)論是_。解析:(1)小球由A到D過(guò)程中重力勢(shì)能減小,動(dòng)能增加,由題圖乙的圖像知機(jī)械能總量不變,故表示小球的重力勢(shì)能Ep、動(dòng)能Ek、機(jī)械能E隨小球距D點(diǎn)的高度h變化關(guān)系的圖線分別是乙、丙、甲。(2)由實(shí)驗(yàn)結(jié)果知:在誤差允許的范圍內(nèi),在只有重力做功的情況下,小球的機(jī)械能守恒。答案:(1)乙、丙、甲(2)在誤差允許的范圍內(nèi),在只有重力做功的情況下,小球的機(jī)械能守恒5某研究性學(xué)習(xí)小組在做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中,已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50 Hz,查得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭9.80 m/s2。測(cè)得所用重物的質(zhì)量為1.00 kg。(1)下面敘述中正確的是_。A應(yīng)該用天平稱(chēng)出重物的質(zhì)量B可選用點(diǎn)跡清晰,第一、二兩點(diǎn)間的距離接近2 mm的紙帶來(lái)處理數(shù)據(jù)C操作時(shí)應(yīng)先松開(kāi)紙帶再通電D打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接在電壓為46 V的交流電源上(2)實(shí)驗(yàn)中甲、乙、丙三學(xué)生分別用同一裝置得到三條點(diǎn)跡清晰的紙帶,量出各紙帶上第一、二兩點(diǎn)間的距離分別為0.18 cm、0.19 cm、0.25 cm,則可肯定_同學(xué)在操作上有錯(cuò)誤,錯(cuò)誤是_。若按實(shí)驗(yàn)要求正確地選出紙帶進(jìn)行測(cè)量,量得連續(xù)三點(diǎn)A、B、C到第一個(gè)點(diǎn)O間的距離分別為15.55 cm、19.20 cm和23.23 cm。則當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)B時(shí)重物的瞬時(shí)速度v_ m/s;重物由O到B過(guò)程中,重力勢(shì)能減少了_J,動(dòng)能增加了_J(保留3位有效數(shù)字),根據(jù)所測(cè)量的數(shù)據(jù),還可以求出重物實(shí)際下落的加速度為_(kāi)m/s2,則重物在下落的過(guò)程中所受到的阻力為_(kāi)N。解析:(1)本實(shí)驗(yàn)中只需驗(yàn)證gh與的關(guān)系,不需要測(cè)重物質(zhì)量,操作時(shí)應(yīng)先接通電源再松開(kāi)紙帶,可選用點(diǎn)跡清晰,第一、二兩點(diǎn)間的距離接近2 mm的紙帶來(lái)處理數(shù)據(jù),A、C錯(cuò),B、D對(duì)。(2)實(shí)驗(yàn)中理想的紙帶應(yīng)是點(diǎn)跡清晰,第一、二兩點(diǎn)間的距離略小于2 mm的紙帶,所以丙錯(cuò)誤,錯(cuò)誤在于操作中先松開(kāi)了紙帶,再接通了電源,致使紙帶上第一、二兩點(diǎn)間間距增大。利用公式vn可計(jì)算出打點(diǎn)B時(shí)重物的瞬時(shí)速度為1.92 m/s。重物由O到B過(guò)程中,重力勢(shì)能減少了Epmgh1.009.819.20102 J1.88 J;動(dòng)能增加了Ekmv21.84 J,由haT2可求出重物實(shí)際下落的加速度為a9.5 m/s2,由牛頓第二定律知重物在下落的過(guò)程中所受到的阻力滿足mgF阻ma,所以F阻0.3 N。答案:(1)BD(2)丙先松開(kāi)了紙帶,再接通了電源1.921.881.849.50.36某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖實(shí)713所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)驗(yàn)證鉤碼和滑塊所組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒。圖實(shí)713(1)實(shí)驗(yàn)前需要調(diào)整氣墊導(dǎo)軌底座使之水平,利用現(xiàn)有器材如何判斷導(dǎo)軌是否水平?_。(2)如圖實(shí)714所示(經(jīng)放大后的),游標(biāo)卡尺測(cè)得遮光條的寬度d_ cm;實(shí)驗(yàn)時(shí)將滑塊從圖示位置由靜止釋放,由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間t1.2102s,則滑塊經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)的瞬時(shí)速度為_(kāi) m/s。在本次實(shí)驗(yàn)中還需要測(cè)量的物理量有:鉤碼的質(zhì)量m、_和_(文字說(shuō)明并用相應(yīng)的字母表示,g為已知)。圖實(shí)714(3)本實(shí)驗(yàn)通過(guò)比較_和_在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)是否相等(用測(cè)量的物理量符號(hào)表示),從而驗(yàn)證系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。解析:(1)檢驗(yàn)氣墊導(dǎo)軌底座是否水平時(shí),可以先接通氣源,將滑塊靜置于氣墊導(dǎo)軌上,若滑塊在導(dǎo)軌上各個(gè)位置均能靜止時(shí),說(shuō)明導(dǎo)軌是水平的。(2)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為d5 mm0.1 mm25.2 mm0.52 cm;滑塊通過(guò)光電門(mén)時(shí)的瞬時(shí)速度為v0.43 m/s;應(yīng)測(cè)出滑塊上的遮光條的初位置到光電門(mén)的距離x和滑塊的質(zhì)量M。(3)系統(tǒng)重力勢(shì)能的減少量為mgx,系統(tǒng)動(dòng)能的增加量為(Mm)v2(Mm)()2,若兩者相等時(shí),可認(rèn)為系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。答案:(1)接通氣源,將滑塊靜置于氣墊導(dǎo)軌上,若滑塊基本保持靜止,則說(shuō)明導(dǎo)軌是水平的(或取下鉤碼,輕推滑塊,滑塊基本能做勻速直線運(yùn)動(dòng))。(2)0.520.43滑塊上的遮光條初始位置到光電門(mén)的距離x滑塊的質(zhì)量M(3)mgx(Mm)()2- 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(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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