2017届江苏省高考物理第一轮复习检测题51.doc
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4、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(带铁夹)、导线两根4实验步骤(1)安装器材:将打点计时器固定在铁架台上,用导线将打点计时器与低压电源相连(2)打纸带用手竖直提起纸带,使重物停靠在打点计时器下方附近,先接通电源,再松开纸带,让重物自由下落,打点计时器就在纸带上打出一系列的点,取下纸带,换上新的纸带重打几条(35条)纸带(3)选纸带:分两种情况说明若选第1点O到下落到某一点的过程,即用mghmv2来验证,应选点迹清晰,且1、2两点间距离小于或接近2 mm的纸带用mvmvmgh验证时,由于重力势能的相对性,处理纸带时选择适当的点为基准点,这样纸带上打出的第1
5、、2两点间的距离是否小于或接近2 mm就无关紧要了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Ekmv必定稍小于重力势能的减少量Epmghn,改进办法是调整安装的器材,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
6、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vngt来计算3验证方案方案一:利用起始点和第n点计算代入mghn和mv,如果在实验误差允许的范围内,mghn和mv相等,则验证了机械能守恒定律方案二:任取两点计算(1)任取两点A、B,测出hAB,算出mghAB.(2)算出mvmv的值(3)在实验误差允许的范围内,若mghABmvmv,则验证了机械能守恒定律方案三:图象法从纸带上选取多个点,测量从第一点到其余各点的下落高度h,并计算各点速度的平方v2,然后以v2为纵轴,以h为横轴,根据实验数据作出v2h图线若在误差允许的范围内图线是一条过原点且斜率为g的直线,
7、则验证了机械能守恒定律考点一实验原理与实验操作1实验操作如图1所示,在利用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中,电源的频率为50 Hz,依次打出的点为0、1、2、3、4、n.则:图1(1)如用第2点到第6点之间的纸带来验证,必须直接测量的物理量为_、_、_,必须计算出的物理量为_、_,验证的表达式为_(2)下列实验步骤操作合理的排列顺序是_(填写步骤前面的字母)A将打点计时器竖直安装在铁架台上B接通电源,再松开纸带,让重物自由下落C取下纸带,更换新纸带(或将纸带翻个面)重新做实验D将重物固定在纸带的一端,让纸带穿过打点计时器,用手提着纸带E选择一条纸带,用刻度尺测出重物下落的高度h1、h2、
8、h3、hn,计算出对应的瞬时速度v1、v2、v3、vnF分别算出mv和mghn,在实验误差允许范围内看是否相等答案(1)第2点到第6点之间的距离h26第1点到第3点之间的距离h13第5点到第7点之间的距离h57第2点的瞬时速度v2第6点的瞬时速度v6mgh26mvmv(2)ADBCEF解析(1)要验证从第2点到第6点之间的纸带对应重物的运动过程中机械能守恒,应测出第2点到第6点的距离h26,必须测出第1点到第3点之间的距离h13和第5点到第7点之间的距离h57,必须计算出第2点和第6点的瞬时速度v2和v6,机械能守恒的表达式为mgh26mvmv.(2)实验操作顺序为ADBCEF.2实验原理与操
9、作在一次实验验证课上,某同学利用自由落体运动来验证机械能守恒定律,该同学开始实验时的情形如图2所示,他将打点计时器接通低压电源后释放纸带(1)请指出该同学在实验操作中存在的两处明显错误或不当的地方_(2)该同学在教师的指导下规范了实验操作,重新进行实验,得到了几条(35条)打出一系列点的纸带,在选点验证机械能守恒时,有以下两种方案,其中对选取纸带的1、2两点间距离要求小于或接近2 mm的是方案_(填“一”或“二”)方案一:利用起始点和第n点计算;方案二:任取两点计算(3)该同学最终选择了方案一,结合图象法进行数据分析,他从纸带上选取多个点测量从第一点到其余各点的下落高度h,并计算各点速度的平方
10、v2,根据实验数据作出v2h图象,其中图线的斜率表示_图2答案(1)打点计时器接了直流电;重物离打点计时器太远(2)一(3)重力加速度g解析(1)打点计时器采用的是交流电源,而本实验中采用了直流电源;同时,由于加速度较大,故纸带应在1米左右,且应让重物紧靠打点计时器,而本实验中离打点计时器太远,故错误为:打点计时器接了直流电源;重物离打点计时器太远(2)根据自由落体运动规律应有h10(0.02)2 m0.002 m2 mm选用点迹清晰,第1、2点间距离接近2 mm的纸带,也就以利用起始点和第n点计算,所以方案是一(3)重物由静止开始下落距离h获得速度v,根据动能定理得mghmv2即v2gh,所
11、以v2h图线的斜率是重力加速度g.3实验原理与操作小华设计了如图3甲所示的装置验证机械能守恒定律,提供的实验器材如下:图3A小车B钩码C一端带定滑轮的木板D细线E电火花计时器F纸带G毫米刻度尺H低压交流电源I220 V的交流电源(1)实验中不需要的器材是_(填写器材序号),还应补充的器材是_(2)实验中得到了一条纸带如图乙所示,选择点迹清晰且便于测量的连续7个点(标号06),测出0到1、2、3、4、5、6点的距离分别为d1、d2、d3、d4、d5、d6,打点周期为T则打点2时小车的速度v2_;若测得小车质量为M、钩码质量为m,打点1和点5时小车的速度分别用v1、v5表示,已知重力加速度为g,则
12、验证点1与点5间系统的机械能守恒的关系式可表示为_(3)实验中,钩码减少的重力势能总是略大于系统增加的动能,主要原因是_答案(1)H天平(2)或mg(d5d1)(Mm)(vv)(3)小车和纸带受到阻力解析(1)电火花计时器使用的是220 V的交流电源,不需要低压交流电源,不需要的器材是H.还需要天平测量钩码的质量(2)由匀变速直线运动平均速度等于中间时刻的瞬时速度可算点2速度,即打点2时的瞬时速度等于点1、3间的平均速度,v2,也等于点0、4间的平均速度v2,把钩码和小车看成系统,系统减小的势能即为钩码减小的重力势能Epmg(d5d1)系统增加的动能为小车和钩码增加的动能Ek(Mm)v(Mm)
13、v验证点1与点5间系统的机械能是否守恒,就是验证EpEk,即mg(d5d1)(Mm)(vv)(3)小车在运动过程中受到阻力,以及纸带和打点计时器之间存在摩擦阻力,使得系统减少的重力势能没有完全转化为系统的动能,还有一小部分由于克服摩擦做功转化为内能考点二数据处理与误差分析4实验数据处理在验证机械能守恒定律的实验中,某同学利用图4甲中器材进行实验,正确地完成实验操作后,得到一条点迹清晰的纸带,如图乙所示在实验数据处理中,某同学取A、B两点来验证实验已知打点计时器每隔0.02 s打一个点,g取9.8 m/s2,图中测量结果记录在下面的表格中图4项目x1/cmA点瞬时速度/(ms1)x2/cmB点瞬
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