高一下13實(shí)驗(yàn)專題探究動(dòng)能定理機(jī)械能守恒

1、高一下(11)物理 強(qiáng)化訓(xùn)練 力學(xué)綜合(實(shí)驗(yàn)專題) 能力提升5一驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律1.實(shí)驗(yàn)裝置和器材如右圖，其中所接電源應(yīng)是_。實(shí)驗(yàn)原理如下：驗(yàn)證自由下落過程中機(jī)械能守恒，圖示紙帶的左端是用夾子夾重物的一端。要多做幾次實(shí)驗(yàn)，選點(diǎn)跡清楚，且第1、2兩點(diǎn)間距離接近_mm的紙帶進(jìn)行測(cè)量。01 2 3 4 5用刻度尺量出從0點(diǎn)到1、2、3、4、5各點(diǎn)的距離h1、h2、h3、h4、h5，利用“勻變速直線運(yùn)動(dòng)中間時(shí)刻的即時(shí)速度等于該段位移內(nèi)的平均速度”，算出2、3、4各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的即時(shí)速度v2、v3、v4，驗(yàn)證與2、3、4各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的重力勢(shì)能減少量 _和動(dòng)能增加量是否_。由于摩擦和空氣阻力的影響，本實(shí)驗(yàn)的_誤差

2、總是使本實(shí)驗(yàn)不需要在打下的點(diǎn)中取_。也不需要測(cè)重物的質(zhì)量。2注意事項(xiàng):打點(diǎn)計(jì)時(shí)器要穩(wěn)定地固定在鐵架臺(tái)上，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器平面與紙帶限位孔調(diào)整在豎直方向，以減小摩擦阻力。重物要選用密度大、體積小的物體，這樣可以減小空氣阻力的影響，從而減小實(shí)驗(yàn)誤差。先通電源,侍打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正掌工作后才放紙帶。保證打出的第一個(gè)點(diǎn)是清晰的點(diǎn)（第1、2兩點(diǎn)間距離接近2mm），測(cè)量下落高度必須從起點(diǎn)開始算 此實(shí)驗(yàn)不用測(cè)物體的質(zhì)量（無須天平）只需驗(yàn)證。即可速度不能用或計(jì)算，因?yàn)橹灰J(rèn)為加速度為g，機(jī)械能當(dāng)然守恒，二探究動(dòng)能定理某實(shí)驗(yàn)小組采用如圖4所示的裝置“探究動(dòng)能定理”圖中小車內(nèi)可放置砝碼，實(shí)驗(yàn)中，小車碰到制動(dòng)裝置時(shí)，鉤碼尚未到

3、達(dá)地面，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50 Hz. (1)實(shí)驗(yàn)的部分步驟如下：在小車中放入砝碼，把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，連在小車后端，用細(xì)線連接小車和鉤碼；將小車停在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近，_，_，小車拖動(dòng)紙帶，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn)，關(guān)閉電源；改變鉤碼或小車中砝碼的數(shù)量，更換紙帶，重復(fù)的操作(2)如圖5是某次實(shí)驗(yàn)得到的一條紙帶，在紙帶上選擇起始點(diǎn)O及多個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E、，可獲得各計(jì)數(shù)點(diǎn)刻度值s，求出對(duì)應(yīng)時(shí)刻小車的瞬時(shí)速度v，則D點(diǎn)對(duì)應(yīng)的刻度值為sD_cm.D點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度大小為vD_m/s. (3)下表是某同學(xué)在改變鉤碼或小車中砝碼的數(shù)量時(shí)得到的數(shù)據(jù)其中M是小車質(zhì)量M1與小車中砝碼質(zhì)量m之和，

4、|vv|是紙帶上某兩點(diǎn)的速度的平方差，可以據(jù)此計(jì)算出動(dòng)能變化量E；F是鉤碼所受重力的大小，W是以上兩點(diǎn)間F所做的功.次數(shù)M/kg|vv|/(m2s2)E/JF/NW/J10.5000.7600.1900.4900.21020.5001.650.4130.9800.43030.5002.400.6001.4700.63041.0002.401.2002.4501.24051.0002.841.4202.9401.470由上表數(shù)據(jù)可以看出，W總是大于E，其主要原因是：鉤碼的重力大于小車實(shí)際受到的拉力造成了誤差，還有_OO A B C9.5115.712.42O A B C【經(jīng)典例題 不容錯(cuò)過】例1

5、.在用落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí)，某同學(xué)按照正確的操作選得紙帶如右。其中O是起始點(diǎn)，A、B、C是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連續(xù)打下的3個(gè)點(diǎn).該同學(xué)用毫米刻度尺測(cè)量O到A、B、C各點(diǎn)的距離,并記錄在圖中(單位cm)。 這三個(gè)數(shù)據(jù)中不符合有效數(shù)字讀數(shù)要求的是_ ,應(yīng)記作_cm。 該同學(xué)用重錘在OB段的運(yùn)動(dòng)來驗(yàn)證機(jī)械能守恒，已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=9.80m/s2，他用AC段的平均速度作為跟B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的物體的即時(shí)速度，則該段重錘重力勢(shì)能的減少量為_，而動(dòng)能的增加量為_，(均保留3位有效數(shù)字，重錘質(zhì)量用m表示).這樣驗(yàn)證的系統(tǒng)誤差總是使重力勢(shì)能的減少量_動(dòng)能的增加量，原因是_。 另一位同學(xué)根據(jù)同一條紙帶，同一組數(shù)據(jù)，也

6、用重錘在OB段的運(yùn)動(dòng)來驗(yàn)證機(jī)械能守恒，不過他數(shù)了一下：從打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第一個(gè)點(diǎn)O數(shù)起，圖中的B是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第9個(gè)點(diǎn)。因此他用vB=gt計(jì)算跟B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的物體的即時(shí)速度，得到動(dòng)能的增加量為_，這樣驗(yàn)證時(shí)的系統(tǒng)誤差總是使重力勢(shì)能的減少量_動(dòng)能的增加量,原因是_。例2某實(shí)驗(yàn)小組用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)器材做“探究動(dòng)能定理”實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中，若該小組同學(xué)把砂和砂桶的總重力當(dāng)作小車受到的合外力(1)為了保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差盡量小，在實(shí)驗(yàn)操作中，下面做法必要的是_A實(shí)驗(yàn)前要對(duì)裝置進(jìn)行平衡摩擦力的操作B實(shí)驗(yàn)操作時(shí)要先放小車，后接通電源C在利用紙帶進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)，所選的兩個(gè)研究點(diǎn)離得越近越好D在實(shí)驗(yàn)過程中

7、要保證砂和砂桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量(2)除實(shí)驗(yàn)裝置中的儀器外，還需要的測(cè)量?jī)x器有_(3)如右圖示為實(shí)驗(yàn)中打出的一條紙帶，現(xiàn)選取紙帶中的A、B兩點(diǎn)來探究“動(dòng)能定理”已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為T，重力加速度為g.圖中已經(jīng)標(biāo)明了要測(cè)量的物理量，另外，小車的質(zhì)量為M，砂和砂桶的總質(zhì)量為m.請(qǐng)你把要探究的結(jié)果用題中給出的字母表達(dá)出來_【針對(duì)訓(xùn)練 強(qiáng)化基礎(chǔ)】一、選擇題1用自由落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，下面哪些測(cè)量工具是必需的( )A.天平 B.彈簧測(cè)力計(jì) C.刻度尺 D.秒表2. 在做驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中,下列物理量需要用工具測(cè)量的是( );通過計(jì)算得到的是( ) A.重錘的質(zhì)量 B.重

8、力加速度 C.重錘下落的高度 D.重錘下落的瞬時(shí)速度3在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，由于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器兩限位孔不在同一豎直線上，使紙帶通過時(shí)受到較大阻力，這樣的結(jié)果會(huì)有( ) A. B. C. D.以上都有可能4.下列關(guān)于“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)誤差的說法中，正確的是（ ）A.重物的質(zhì)量測(cè)量不準(zhǔn)會(huì)產(chǎn)生誤差 B.重物的質(zhì)量大一些,有利于減小誤差C.重物的質(zhì)量小一些,有利于減小誤差 D.先釋放重物,后接通電源會(huì)造成較大誤差5在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，有關(guān)重物的質(zhì)量，下列說法中正確的是( ) A應(yīng)選用質(zhì)量較大的重物，使重物和紙帶所受的重力遠(yuǎn)大于它們所受的阻力 B應(yīng)選用質(zhì)量較小的重物，使重

9、物的慣性小一些，下落時(shí)更接近于自由落體運(yùn)動(dòng) C不需要稱量重物的質(zhì)量 D必須稱量重物的質(zhì)量，而且要估讀到0.01g6在利用重物做自由落體探索動(dòng)能與重力勢(shì)能的轉(zhuǎn)化和守恒的實(shí)驗(yàn)中，下列說法中正確的是( ) A選重錘時(shí)稍重一些的比輕的好 B選重錘時(shí)體積大一些的比小的好 C實(shí)驗(yàn)時(shí)要用秒表計(jì)時(shí)，以便計(jì)算速度D打點(diǎn)計(jì)時(shí)器選用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器比電火花計(jì)時(shí)器要好二、填空題10在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，有如下可供選擇的實(shí)驗(yàn)器材：鐵架臺(tái)、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器以及復(fù)寫紙、紙帶、低壓直流電源、天平、秒表、導(dǎo)線、電鍵其中不必要的器材是 ，缺少的器材是 11.本實(shí)驗(yàn)中，若以為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出一h圖象應(yīng)是 ，才

10、能驗(yàn)證機(jī)械能守；一h圖象的斜率等于 的數(shù)值12、在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，質(zhì)量m1kg的物體自由下落，得到如圖所示的紙帶，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.04s那么從打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下起點(diǎn)O到打下B點(diǎn)的過程中，物體重力勢(shì)能的減少量Ep_J，此過程中物體動(dòng)能的增加量Ek=_J由此可得到的結(jié)論是_ _ _ .(g=10 m/s2，保留三位有效數(shù)字)13在用自由落體法“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中：(g取9.8m/s2)(1)運(yùn)用公式來驗(yàn)證時(shí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)條件的要求是 ，為此，所選擇的紙帶第l、2兩點(diǎn)間的距離應(yīng)接近 (2)若實(shí)驗(yàn)中所用重錘質(zhì)量m=l kg，打點(diǎn)紙帶如圖實(shí)-6-7所示，打點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02

11、s，則記錄B點(diǎn)時(shí)，(取兩位有效數(shù)字)重錘速度 m/s，重錘動(dòng)能Ek= j；從開始下落起至B點(diǎn)，重錘的重力勢(shì)能減小量是 j。由此可得出的結(jié)論是 (3)根據(jù)紙帶算出相關(guān)各點(diǎn)的速度v，量出下落距離h，則以為縱軸，以h為橫軸畫出的圖象應(yīng)是右圖中的( )14、三個(gè)同學(xué)根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)條件，進(jìn)行了“探究平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)：(1)甲同學(xué)采用如圖(1)所示的裝置。用小錘打擊彈性金屬片，金屬片把A球沿水平方向彈出，同時(shí)B球被松開，自由下落，觀察到兩球同時(shí)落地，改變小錘打擊的力度，即改變A球被彈出時(shí)的速度，兩球仍然同時(shí)落地，這說明_ _ _ _ _。(2)乙同學(xué)采用如圖(2)所示的裝置。兩個(gè)相同的弧形軌道M、N，

12、分別用于發(fā)射小鐵球 P、Q，其中N的末端與可看作光滑的水平板相切；兩軌道上端分別裝有電磁鐵C、D；調(diào)節(jié)電磁鐵C、D的高度，使ACBD，從而保證小鐵球P、Q在軌道出口處的水平初速度v0相等，現(xiàn)將小鐵球P、Q分別吸在電磁鐵C、D上，然后切斷電源，使兩小鐵球能以相同的初速度v0同時(shí)分別從軌道M、N的下端射出。實(shí)驗(yàn)可觀察到的現(xiàn)象應(yīng)是_ _ _ _ 。僅僅改變弧形軌道M的高度，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，仍能觀察到相同的現(xiàn)象，這說明_ _ 。(3)丙同學(xué)采用頻閃攝影的方法拍攝到如圖(3)所示的“小球做平拋運(yùn)動(dòng)”的照片。圖中每個(gè)小方格的邊長(zhǎng)為5cm，則由圖可求得拍攝時(shí)每_s曝光一次，該小球平拋的初速度大小為_m/s(g

13、取9.8m/s2)。15、在研究平拋物體運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中，用一張印有小方格的紙記錄軌跡，小方格的邊長(zhǎng)L=1.25cm，若小球在平拋運(yùn)動(dòng)途中的幾個(gè)位置如圖中的a、b、c、d所示，則小球平拋的初速度的計(jì)算式為V0=_ （用L、g表示），其值是_m/s（取g=10m/s2） ；b點(diǎn)速度表達(dá)式為Vb=_ 16.如圖示為小球做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)被拍下的頻閃照片的一部分，坐標(biāo)紙每小格邊長(zhǎng)5cm。請(qǐng)根據(jù)圖中A、B、C、D的位置描述的小球的運(yùn)動(dòng)軌跡，由照片可得小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為_m/s，小球在C位置的速度為_m/s（取g=10m/s2）參考答案：一1.交流電6V2 mgh 相等 系統(tǒng) 計(jì)數(shù)點(diǎn)二打開電源、釋放小車 8.15 、0.54 沒有平衡小車與板間的摩擦力例1.OC，15.70 1.22m，1.20m，大于，v是實(shí)際速度，因?yàn)橛心Σ辽鸁幔瑴p少的重力勢(shì)能一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；1.23m，小于，v是按照自由落體計(jì)算的，對(duì)應(yīng)的下落高度比實(shí)際測(cè)得的高度要大。 例2. AD 刻度尺、天平 【針對(duì)訓(xùn)練 強(qiáng)化基礎(chǔ)】一、選擇題1.C 2.D 3.B 4.B 5.AC 6.A 7.二、填空題10.天平和秒表；刻度尺，11.過原點(diǎn)的直線，g12. 2.28; 2.26; 在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)機(jī)械能是守恒的13. 靜止的開始下落，2mm 0.79m/s 0.31j；0.32j 在實(shí)驗(yàn)誤差允許