《创新设计》年高考总复习(安徽专版)--6.ppt

第第6讲实验七验证机械能守恒定律讲实验七验证机械能守恒定律误差分析误差分析1减减小小测测量量误误差差：办办法法：一一是是测测下下落落距距离离时时都都从从0点点量量起起，一一次次将将各各打打点点对对应应下下落落高高度度测测量量完完，二二是是多多测测几几次次取取平平均均值值注意事项注意事项1打打点点计计时时器器要要竖竖直直：安安装装打打点点计计时时器器时时要要竖竖直直架架稳稳，使使其两限位孔在同一其两限位孔在同一竖竖直平面内以减少摩擦阻力直平面内以减少摩擦阻力2重重物物密密度度要要大大：重重物物应应选选用用质质量量大大、体体积积小小、密密度度大大的的材料材料热点一实验器材的选择及误差分析热点一实验器材的选择及误差分析【典例【典例1】做做“验证验证机械能守恒定律机械能守恒定律”实验实验，完成下列，完成下列问题问题：(1)从从下下列列器器材材中中选选出出实实验验时时所所用用的的器器材材(填填写写编编号号)_A打打点点计计时时器器(包包括括纸纸带带)B重重锤锤C天天平平D毫米刻度尺毫米刻度尺E秒表秒表F运运动动小小车车(2)打打点点计计时时器器的的安安装装要要求求_；开开始始打打点点计计时时的的时时候候，应应先先_，然后，然后_(3)计计算算时对时对所所选选用的用的纸带纸带要求是要求是_(4)实实验验中中产产生生系系统统误误差差的的主主要要原原因因是是_，使使重重锤锤获获得得的的动动能能往往往往_为为减减小小误误差差，悬悬挂挂在在纸纸带带下下的的重重锤锤应应选择选择_解解析析(1)选选出出的的器器材材有有：打打点点计计时时器器(包包括括纸纸带带)、重重锤锤、毫毫米米刻刻度度尺尺，编编号号分分别别为为：A、B、D.注注意意因因mghmv2，m可可约约去去，故故不不需要用天平测重锤的质量需要用天平测重锤的质量(2)打打点点计计时时器器安安装装时时，两两个个限限位位孔孔在在同同一一竖竖直直线线上上，这这样样才才能能使使重重锤锤在在自自由由落落下下时时，受受到到的的阻阻力力较较小小，开开始始打打点点计计时时时时，应应先先给给打打点计时器通电打点，然后再释放重锤，让它带着纸带一同落下点计时器通电打点，然后再释放重锤，让它带着纸带一同落下(3)所选的纸带点迹清晰所选的纸带点迹清晰(4)产产生生系系统统误误差差的的主主要要原原因因是是纸纸带带通通过过打打点点计计时时器器时时存存在在摩摩擦擦力力的的作作用用，使使得得重重锤锤获获得得的的动动能能往往往往小小于于它它所所减减少少的的重重力力势势能能，为为减减小误差，重锤应选密度大一些的小误差，重锤应选密度大一些的答案答案见见解析解析【变式跟踪【变式跟踪1】用如用如图图5-6-1甲所示的装置甲所示的装置“验证验证机械能守恒律机械能守恒律”图图5-6-1(1)下下列列物物理理量量需需要要测测量量的的是是_，通通过过计计算算得得到到的的是是_(填写代号填写代号)A重重锤质锤质量量B重力加速度重力加速度C重重锤锤下落的高度下落的高度D与下落高度与下落高度对应对应的重的重锤锤的瞬的瞬时时速度速度(2)设设重重锤锤质质量量为为m、打打点点计计时时器器的的打打点点周周期期为为T、重重力力加加速速度度为为g.图图乙乙是是实实验验得得到到的的一一条条纸纸带带，A、B、C、D、E为为相相邻邻的的连连续续点点根根据据测测得得的的x1、x2、x3、x4写写出出重重锤锤由由B点点到到D点点势势能能减减少少量量的的表表达达式式_，动动能能增增量量的的表表达达式式_由由于于重重锤锤下下落落时时要要克克服服阻阻力力做做功功，所所以以该该实实验验的的动动能能增增量量总总是是_(填填“大大于于”、“等于等于”或或“小于小于”)重力重力势势能的减少量能的减少量热点二实验数据的处理及分析热点二实验数据的处理及分析【典典例例2】用用如如图图5-6-2甲甲所所示示实实验验装装置置验验证证m1、m2组组成成的的系系统统机机械械能能守守恒恒m2从从高高处处由由静静止止开开始始下下落落，m1上上拖拖着着的的纸纸带带打打出出一一系系列列的的点点，对对纸纸带带上上的的点点迹迹进进行行测测量量，即即可可验验证证机机械械能能守守恒恒定定律律图图乙乙给给出出的的是是实实验验中中获获取取的的一一条条纸纸带带：0是是打打下下的的第第一一个个点点，每每相相邻邻两两个个计计数数点点间间还还有有4个个点点(图图中中未未标标出出)，计计数数点点间间的的距距离离如如图图乙乙所所示示已已知知m150 g、m2150 g，则则(g取取10 m/s2，结结果果保留两位有效数字保留两位有效数字)图图5-6-2图图5-6-3 答案答案(1)2.4(2)0.580.60在在误误差允差允许许的范的范围围内，内，m1、m2组组成的系成的系统统机械能守恒机械能守恒(3)9.7【变式跟踪【变式跟踪2】(2012南京模拟南京模拟)某某实验实验小小组组在做在做“验证验证机械能守机械能守恒定律恒定律”实验实验中，提出了如中，提出了如图图5-6-4所示的甲、乙两种方案：甲所示的甲、乙两种方案：甲方案方案为为用自由落体运用自由落体运动进动进行行实验实验，乙方案，乙方案为为用小用小车车在斜面上下在斜面上下滑滑进进行行实验实验图图5-6-4(1)组组内内同同学学对对两两种种方方案案进进行行了了深深入入的的讨讨论论分分析析，最最终终确确定定了了一一个个大大家家认认为为误误差差相相对对较较小小的的方方案案，你你认认为为该该小小组组选选择择的的方方案案是是_，理由是，理由是_.(2)若若该该小小组组采采用用图图甲甲的的装装置置打打出出了了一一条条纸纸带带如如图图5-6-5所所示示，相相邻邻两两点点之之间间的的时时间间间间隔隔为为0.02 s，请请根根据据纸纸带带计计算算出出B点点的的速速度度大大小小_m/s(结结果保留二位有效数字果保留二位有效数字)图图5-6-5(3)该该小小组组内同学内同学们们根据根据纸带纸带算出了相算出了相应应点的速度，作出点的速度，作出v2h图线图线如如图图5-6-6所示，所示，请请根据根据图线计图线计算出当地的重力加速度算出当地的重力加速度g_m/s2(结结果保留两位有效数字果保留两位有效数字)图图5-6-6答答案案(1)甲甲采采用用乙乙图图实实验验时时，由由于于小小车车和和斜斜面面间间存存在在摩摩擦擦力力的的作作用用，且且不不能能忽忽略略，所所以以小小车车在在下下滑滑过过程程中中机机械械能能不不守恒，故乙守恒，故乙图图不能用来不能用来验证验证机械能守恒定律机械能守恒定律(2)1.37(3)9.7或或9.8【典例【典例3】利用气利用气垫导轨验证垫导轨验证机械能守恒定律，机械能守恒定律，实验实验装置示意装置示意图图如如图图5-6-7所示：所示：图图5-6-7(1)实验实验步步骤骤将将气气垫垫导导轨轨放放在在水水平平桌桌面面上上，桌桌面面高高度度不不低低于于1 m，将将导导轨调轨调至水平；至水平；用游用游标标卡尺卡尺测测量量挡挡光条的光条的宽宽度度l9.30 mm；由由导轨标导轨标尺尺读读出两光出两光电门电门中心之中心之间间的距离的距离s_ cm；将将滑滑块块移移至至光光电电门门1左左侧侧某某处处，待待砝砝码码静静止止不不动动时时，释释放放滑滑块块，要求砝，要求砝码码落地前落地前挡挡光条已通光条已通过过光光电门电门2；从从数数字字计计时时器器(图图中中未未画画出出)上上分分别别读读出出挡挡光光条条通通过过光光电电门门1和光和光电门电门2所用的所用的时间时间t1和和t2；用用天天平平称称出出滑滑块块和和挡挡光光条条的的总总质质量量M，再再称称出出托托盘盘和和砝砝码码的的总质总质量量m.(2)用表示直接用表示直接测测量量的字母写出下列所示物理量的表达式量量的字母写出下列所示物理量的表达式滑滑块块通通过过光光电电门门1和和光光电电门门2时时瞬瞬时时速速度度分分别别为为v1_和和v2_.当当滑滑块块通通过过光光电电门门1和和光光电电门门2时时，系系统统(包包括括滑滑块块、挡挡光光条条、托托盘盘和砝和砝码码)的的总动总动能分能分别为别为Ek1_和和Ek2_.在在滑滑块块从从光光电电门门1运运动动到到光光电电门门2的的过过程程中中，系系统统势势能能的的减减少少Ep_(重力加速度重力加速度为为g)(3)如果如果Ep_，则则可可认为验证认为验证了机械能守恒定律了机械能守恒定律【变式跟踪【变式跟踪3】某同学利用某同学利用竖竖直上抛小球的直上抛小球的频闪频闪照片照片验证验证机械能机械能守恒定律守恒定律频闪仪频闪仪每隔每隔0.05 s闪闪光一次，如光一次，如图图5-6-8所所标标数据数据为实际为实际距离，距离，该该同学通同学通过计过计算得到不同算得到不同时时刻的速度如下表刻的速度如下表(当地重力加速度取当地重力加速度取9.8 m/s2，小球，小球质质量量m0.2 kg，结结果保留果保留3位有效数字位有效数字)图图5-6-8(1)由由频频闪闪照照片片上上的的数数据据计计算算t5时时刻刻小小球球的的速速度度v5_m/s；(2)从从t2到到t5时时间间内内，重重力力势势能能增增量量Ep_J，动动能能减减少少量量Ek_J；(3)在在误误差差允允许许的的范范围围内内，若若Ep与与Ek近近似似相相等等，即即可可验验证证了了机机械械能能守守恒恒定定律律由由上上述述计计算算得得Ep_Ek(选选填填“”“”或或“”)，造造成成这这种种结结果果的的主主要要原原因因是是_时时刻刻T2t3t4t5速度速度(m/s)4.994.483.98预测高考命题视角预测高考命题视角以以本本实实验验为为背背景景，通通过过改改变变实实验验条条件件、实实验验仪仪器器设设置置题题目目，不不脱脱离离教教材材而而又又不不拘拘泥泥教教材材，体体现现开开放放性性、探探究究性性、实验方法的改进等特点实验方法的改进等特点视角视角1实验方案的改进实验方案的改进由由系系统统动动能能、重重力力势势能能的的变变化化验验证证机机械械能能守守恒恒，所所用用实验器材：光电门、气垫导轨实验器材：光电门、气垫导轨(如典例如典例3)通通过过小小球球自自由由落落体体运运动动的的闪闪光光照照片片验验证证机机械械能能守守恒恒，如变式跟踪如变式跟踪3.视角视角2计算法数据处理计算法数据处理见见WordWord版随堂基础演练版随堂基础演练