【物理】2019届一轮复习人教版验证机械能守恒定律学案

【物理】2019届一轮复习人教版验证机械能守恒定律学案

第五章 功和能 ‎1.从近几年高考来看，关于功和功率的考查，多以选择题的形式出现，有时与电流及电磁感应相结合命题．‎ ‎2．功和能的关系一直是高考的“重中之重”，是高考的热点和重点，涉及这部分内容的考题不但题型全、分量重，而且还经常有压轴题，考查最多的是动能定理和机械能守恒定律，且多数题目是与牛顿运动定律、平抛运动、圆周运动以及电磁学等知识相结合的综合性试题．‎ ‎3．动能定理及能量守恒定律仍将是高考考查的重点．高考题注重与生产、生活、科技相结合，将对相关知识的考查放在一些与实际问题相结合的情境中去，能力要求不会降低.‎ ‎1.掌握验证机械能守恒定律的方法.‎ ‎2.会用图象法处理实验数据以达到验证目的．‎ 基本实验要求 ‎1．实验目的 验证机械能守恒定律．‎ ‎2．实验原理 通过实验，求出做自由落体运动物体的重力势能的减少量和相应过程动能的增加量，若二者相等，说明机械能守恒，从而验证机械能守恒定律．‎ ‎3．实验器材 打点计时器、电源、纸带、复写纸、重物、刻度尺、铁架台(附铁夹)、导线两根．‎ ‎4．实验步骤 ‎(1)根据实验原理图安装仪器．‎ ‎(2)将纸带固定在重物上，让纸带穿过打点计时器的限位孔．‎ ‎(3)用手提着纸带，让重物靠近打点计时器并处于静止状态，然后接通电源，松开纸带，让重物自由落下，纸带上打下一系列小点．‎ ‎(4)从几条打下点的纸带中挑选出点迹清晰的纸带进行测量，ΔEk＝mv，ΔEp＝mgdn，vn＝‎ ‎(5)计算对比ΔEp与ΔEk.‎ ‎5．实验结论 在误差允许的范围内，自由落体运动过程机械能守恒．‎ 规律方法总结 ‎1．误差分析 ‎(1)测量误差：减小测量误差的方法，一是测下落距离时都从0点量起，一次将各打点对应下落高度测量完，二是多测几次取平均值．‎ ‎(2)系统误差：由于重物和纸带下落过程中要克服阻力做功，故动能的增加量ΔEk＝mv必定稍小于重力势能的减少量ΔEp＝mghn，改进办法是调整器材的安装，尽可能地减小阻力．‎ ‎2．注意事项 ‎(1)打点计时器要竖直：安装打点计时器时要竖直架稳，使其两限位孔在同一竖直平面内，以减少摩擦阻力．‎ ‎(2)重物应选用质量大、体积小、密度大的材料．‎ ‎(3)应先接通电源，让打点计时器正常工作，后松开纸带让重物下落．‎ ‎(4)测长度，算速度：某时刻的瞬时速度的计算应用vn＝，不能用vn＝或vn＝gt来计算．‎ ‎3．验证方案 方案一：利用起点和第n点：验证ghn＝v.‎ 方案二：任取较远两点A、B：验证ghAB＝v－v.‎ ‎★典型案例★甲同学准备做“验证机械能守恒定律”实验，乙同学准备做“探究功与速度变化的关系”（使用橡皮筋改变功的方案）实验。‎ ‎（1）图1中A、B、C、D、E、F为部分器材，甲同学应选择 ，乙同学应选择 （填写相应的字母）‎ ‎（2）图2是实验中得到的纸带①、②，计算可得vb = m/s；纸带 是验证机械能守恒定律实验得到的（填“①”或“②”）（计算结果保留到小数点后两位）‎ ‎（3）关于这两个实验下列说法正确的是（ ）‎ A．甲同学可以在纸带上任意取6—7个连续分布的计时点完成验证 B．甲同学一定能得到物体动能的增加量等于重力势能的减少量 C．乙同学实验时倾斜轨道的目的是保证橡皮筋的弹力保持不变 D．乙同学应该利用平均速度来完成探究 ‎【答案】(1)AD DE(2) 1.40 0.70 ① ( 3) A ‎★针对练习1★‎ 某同学为验证系统机械能守恒定律，采用如图所示的试验装置；将气垫导轨调节水平后在上面放上A、B两个光电门，滑块通过一根细线与小盘相连．测得滑块质量M，小盘和砝码的总质量m，滑块上固定的挡光片宽度为d．实验中，静止释放滑块后测得滑块通过光电门A的时间为△tA，通过光电门B的时间为△tB．‎ ‎（1）实验中，该同学还需要测量 ；‎ ‎（2）实验测得的这些物理量若满足表达式 即可验证系统机械能守恒定律．（用实验中所测物理量相应字母表示）‎ ‎【答案】（1）A、B两光电门之间的距离s；（2）‎ ‎（2）由于光电门的宽度d很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度．滑块通过光电门B速度为：；滑块通过光电门A速度为：，滑块从A处到达B处时m和M组成的系统动能增加量为：；‎ 系统的重力势能减少量可表示为：△Ep=mgs 则实验测得的这些物理量若满足表达式，则可验证系统机械能守恒定律．‎ ‎【名师点睛】此题考查了验证系统机械能守恒定律；了解光电门测量瞬时速度的原理．实验中我们要清楚研究对象和研究过程，对于系统我们要考虑全面。‎ ‎★针对练习2★某活动小组利用图甲装置验证机械能守恒定律。钢球自由下落过程中，先后通过光电门A、B，计时装置测出钢球通过A、B的时间分别为tA、tB．用钢球通过光电门的平均速度表示钢球球心通过光电门的瞬时速度．测出两光电门间的距离为h，钢球直径为D，当地的重力加速度为g．‎ ‎（1）用20分度的游标卡尺测量钢球的直径，读数如图乙所示，钢球直径为D= ▲ cm．‎ ‎（2）要验证机械能守恒，只要比较 ▲ ．‎ A．与gh是否相等 B．与2gh是否相等 C．与gh是否相等 D．与2gh是否相等 ‎（3）钢球通过光电门的平均速度 ▲ （选填“>”或 “<”）钢球球心通过光电门的瞬时速度，由此产生的误差 ▲ （选填“能”或“不能”）通过增加实验次数减小．‎ ‎【答案】（1）0.950cm （2）D （3）小于（4）不能 ‎ ‎ ‎