2019届二轮复习实验六、验证机械能守恒定律课件（44张）（全国通用）

2019届二轮复习实验六、验证机械能守恒定律课件（44张）（全国通用）

实验六、验证机械能守恒定律 一、 实验目的 验证机械能守恒定律 . 二、 实验原理 ( 如图所示 ) 通过实验，求出做自由落体运动物体的 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 . 重力势 能的减少量 在自由落体运动中，若物体下落高度 h 时的速度为 v , 则 h v mgh = mv 2 1 2 打点计时器、纸带、复写纸、重物、刻度尺、铁架台（带铁夹）、学生电源等。 夹子 打点计时器 纸带 重物 ？ 铁架台 三、实验器材 六、 注意事项 (1) 打点计时器要竖直：安装打点计时器时要 架稳，使其两限位孔在同一竖直平面内，以减少 . (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 v n ＝ ，不能用 v n ＝ 或 v n ＝ gt 来计算 . 竖直 摩擦阻力 本实验要不要测量物体的质量？ m gh = m v 2 1 2 gh = v 2 1 2 无需测量物体的质量 如果实验要求计算势能和动能的具体数据，那就必须要知道物体的质量。 问题 1 纸带上的第一个点为计时起点 0 （ 起始点的速度应该为零，即打点计时器在纸带上打下第一个点时纸带刚开始下落 ）。 g h = v 2 1 2 1 2 x = gt 2 = ×9.8×0.02 2 m ≈ 2× 10 -3 m = 2 mm 1 2 h 起始点 对于实际获得的纸带，如何判定纸带上的第一个点就是纸带刚开始下落时打下的呢？ 纸带上的头两个点间的距离应接近 2mm 。 问题 2 可以回避起始点吗（ 即处理纸带时可以不用到起始点吗 ） ? 我们可以选取 A 、 B 两点，比较它们的机械能 E A 和 E B 。若以点 B 为 0 势能点，则有： E KA ＋ mg Δ h ＝ E KB Δ h A B 如何测量物体的瞬时速度 ? x = v A (2 t) + a (2 t) 2 1 2 — v AC = = v A + at x 2 t — v B = v A + at v B = v AC v 0 t v A t 2 t v B v C 做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度，等于相邻两点间的平均速度。 问题 3 速度能不能用 v = 2 gh 或 v = gt 计算？ 这种方法认为加速度为 g ，由于各种摩擦阻力不可避免，所以实际加速度必将小于 g ，这样将得到机械能增加的结论，有阻力作用机械能应该是减少的，故这种方法也不能用。 这种方法是根据机械能守恒定律得到的，而我们的目的就是验证机械能守恒定律，所以不能用。 思考？ 拓展创新 (2016· 北京理综 ·21(2)) 利用图装置做 “ 验证机械能守恒定律 ” 实验 . (1) 为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任 意两点间的 ________. A. 动能变化量与势能变化量 B. 速度变化量和势能变化量 C. 速度变化量和高度变化量 【 例题 2】 √ (2) 除带夹子的重物、纸带、铁架台 ( 含铁夹 ) 、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的两种器材是 ________. A. 交流电源 　　 B. 刻度尺 　　 C. 天平 ( 含砝码 ) √ √ mgh ＝ m v 2 － 0 可将等式两边的质量抵消 (3) 实验中，先接通电源，再释放重物，得到图所示的一条纸带 . 在纸带上选取三个连续打出的点 A 、 B 、 C ，测得它们到起始点 O 的距离分别为 h A 、 h B 、 h C . 已知当地重力加速度为 g ，打点计时器打点的周期为 T . 设重物的质量为 m . 从打 O 点到打 B 点的过程中，重物的重力势能变化量 Δ E p ＝ ________ ，动 能变化量 Δ E k ＝ ____________. － mgh B v B = (4) 大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是 ________. A. 利用公式 v ＝ gt 计算重物速度 B. 利用公式 v ＝ 计算重物速度 C. 存在空气阻力和摩擦阻力的影响 D. 没有采用多次实验取平均值的方法 √ (5) 某同学想用下述方法研究机械能是否守恒：在纸带上选取多个计数点，测量它们到起始点 O 的距离 h ，计算对应计数点的重物速度 v ，描绘 v 2_ h 图象，并做如下判断：若图象是一条过原点的直线，则重物下落过程中机械能守恒，请你分析论证该同学的判断是否正确 . 不正确，理由见解析 【 例题 4】( 2016· 全国 Ⅰ 卷 ·22) 某同学用图 (a) 所示的实验装置验证机械能守恒定律，其中打点计时器的电源为交流电源，可以使用的频率有 20 Hz 、 30 Hz 和 40 Hz ，打出纸带的一部分如图 (b) 所示 . (a) (b) 该同学在实验中没有记录交流电的频率 f ，需要用实验数据和其他题给条件进行推算 . (1) 若从打出的纸带可判定重物匀加速下落，利用 f 和图 (b) 中给出的物理 量可以写出：在打点计时器打出 B 点时，重物下落的速度大小为 _________ ，打出 C 点时重物下落的速度大小为 _________ ，重物下落的 加速度大小为 __________. A 、 C 的时间中点 B 、 D 的时间中点 (2) 已测得 s 1 ＝ 8.89 cm ， s 2 ＝ 9.50 cm ， s 3 ＝ 10.10 cm ；当地重力加速度大小为 9.80 m/s 2 ，实验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的 1%. 由此推算出 f 为 ____Hz. 重物下落的过程中，由牛顿第二定律可得 mg － F 阻 ＝ ma ② 由已知条件 F 阻 ＝ 0.01 mg ③ 由 ②③ 得 a ＝ 0.99 g 40