2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律學(xué)案

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1、2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律學(xué)案 自主學(xué)習(xí) 一．考綱解讀 1. 理解驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)原理. 2. 能分析實(shí)驗(yàn)誤差,處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù). 3. 能對(duì)探究性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行合理分析. 二．雙基回扣 1. 關(guān)于“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn),下列說(shuō)法中正確的是(　　) A. 重物的重力應(yīng)遠(yuǎn)大于重物所受的空氣阻力和紙帶所受打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的阻力 B. 實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先放開(kāi)紙帶,再接通電源 C. 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接在電壓為4~6V的直流電源上 D. 測(cè)下落高度時(shí),需從起始點(diǎn)算起,且選取的各點(diǎn)應(yīng)距起始點(diǎn)適當(dāng)遠(yuǎn)一些 2. 在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中,下列實(shí)驗(yàn)操作順序正確合理的一項(xiàng)是(

2、　　) A. 先將固定在重物上的紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,再將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上 B. 先用手提著紙帶,使重物靜止在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器下方,再接通電源 C. 先放開(kāi)紙帶讓重物下落,再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源 D. 先取下固定在重物上的打好點(diǎn)的紙帶,再切斷打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源 3. 關(guān)于“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn),下列說(shuō)法中正確的是(　　) A. 實(shí)驗(yàn)中摩擦是不可避免的,因此紙帶越短越好,因?yàn)榧垘г蕉?克服摩擦力做的功就越少,誤差就越小 B. 實(shí)驗(yàn)時(shí)需稱出重物的質(zhì)量 C. 紙帶上第1、2兩點(diǎn)間距若不接近2 mm,則無(wú)論怎樣處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),實(shí)驗(yàn)誤差都一定較大 D. 處理打點(diǎn)的紙帶時(shí),可以直接利用

3、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的實(shí)際點(diǎn)跡,而不必采用“計(jì)數(shù)點(diǎn)”的方法 要點(diǎn)導(dǎo)學(xué) 要點(diǎn)一：關(guān)于紙帶選擇及注意事項(xiàng) 1.用mv2=mgh驗(yàn)證時(shí),應(yīng)選取點(diǎn)跡清晰且第1、2兩點(diǎn)間的距離接近2mm的紙帶. (2) 用m-m=mgΔh驗(yàn)證時(shí),則紙帶上打出第1、2兩點(diǎn)的位移是否接近2mm,以及第一個(gè)點(diǎn)是否清晰也就無(wú)關(guān)緊要了,只要后面的點(diǎn)跡清晰,就可以進(jìn)行驗(yàn)證. 例1. 有4條用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(所用交流電源頻率為50 Hz)打出的紙帶A、B、C、D,其中有一條是做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)時(shí)打出的.為找出該紙帶,某同學(xué)在每條紙帶上取了點(diǎn)跡清晰的、連續(xù)的4個(gè)點(diǎn),用刻度尺測(cè)出相鄰兩個(gè)點(diǎn)間距離依次為s1、s2、s3.請(qǐng)你根

4、據(jù)下列s1、s2、s3的測(cè)量結(jié)果確定該紙帶為 (已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹?.791 m/s2) (　　) A. 61.0 mm、65.8 mm、70.7 mm B. 41.2 mm、45.1 mm、53.0 mm C. 49.36 mm、53.5 mm、57.3 mm D. 60.5 mm、61.0 mm、60.6 mm 小結(jié)： 要點(diǎn)二：關(guān)于數(shù)據(jù)處理及誤差分析 例2．利用如圖所示的裝置進(jìn)行“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)時(shí),需要測(cè)量物體由靜止開(kāi)始自由下落到某點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度v和下落高度h.某班同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)得到的紙帶設(shè)計(jì)了以下四種測(cè)量方案: A. 用刻度尺測(cè)出物體下落

5、的高度h,并測(cè)出下落時(shí)間t, 通過(guò)v=gt計(jì)算出瞬時(shí)速度v. B. 用刻度尺測(cè)出物體下落的高度h,并通過(guò)v= 計(jì)算出瞬時(shí)速度v. C. 根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于該點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度,測(cè)算出瞬時(shí)速度v,并通過(guò)h=計(jì)算出高度h. D. 用刻度尺測(cè)出物體下落的高度h,根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度,等于該點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度,測(cè)算出瞬時(shí)速度v. 以上方案中只有一種正確,則正確的是　　　　.(填入相應(yīng)的字母) 小結(jié)： 練習(xí)1：如圖所示,選取紙帶上打出的連續(xù)5個(gè)點(diǎn)A、B、C、D、E,測(cè)出A點(diǎn)距起始點(diǎn)O的距離為x0,

6、點(diǎn)A、C間的距離為x1,點(diǎn)C、E間的距離為x2.已知重物的質(zhì)量為m,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作頻率為f,當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間.則: (1) 從起始點(diǎn)O到打下C點(diǎn)的過(guò)程中,重物重力勢(shì)能的減少量ΔEp=　　　,動(dòng)能的增加量ΔEk=　　　　. (2) 根據(jù)題中提供的條件,還可求出重物實(shí)際下落的加速度a=　　　　. 要點(diǎn)三: 本實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)問(wèn)題的分析方法 例3. 某同學(xué)利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,弧形軌道末端水平,離地面的高度為H.將鋼球從軌道的不同高度h處?kù)o止釋放,鋼球的落點(diǎn)距軌道末端的水平距離為s. (1) 若軌道完全光滑,s2與h的理論關(guān)系應(yīng)滿足s2=　　　　(用H、

7、h表示). (2) 該同學(xué)經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)量得到一組數(shù)據(jù),如下表所示: h/(×10-1m) 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 S-2/(×10-1m-2) 2.62 3.89 5.20 6.53 7.78 請(qǐng)?jiān)谧鴺?biāo)紙上作出s2-h關(guān)系圖線. (3) 對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算得到的s2-h關(guān)系圖線(圖中已畫(huà)出),自同一高度靜止釋放的鋼球,水平拋出的速率　　　　(填“小于”或“大于”)理論值. (4) 從s2-h關(guān)系圖線中分析得出鋼球水平拋出的速率偏差十分顯著,你認(rèn)為造成上述偏差的可能原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　. 小結(jié)：

8、 練習(xí)2：(xx·南通一模)小華設(shè)計(jì)了如圖甲所示的裝置來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,提供的實(shí)驗(yàn)器材如下: A. 小車　　　　　　　 B. 鉤碼 C. 一端帶滑輪的木板 D. 細(xì)線 E. 電火花計(jì)時(shí)器 F. 紙帶 G. 毫米刻度尺 H. 低壓交流電源 甲 I. 220V的交流電源 (1) 實(shí)驗(yàn)中不需要的器材是　　　　(填寫(xiě)器材序號(hào)),還應(yīng)補(bǔ)充的器材是　　　　. (2) 實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶如圖乙所示,選擇點(diǎn)跡清晰且便于測(cè)量的連續(xù)7個(gè)點(diǎn)(標(biāo)號(hào)0~6),測(cè)出0點(diǎn)到1、2、3、4、5、6點(diǎn)的距離分別為d1、d2、d3、d4、d5、

9、d6,打點(diǎn)周期為T.則打出點(diǎn)2時(shí)小車的速度v2=　　　　;若測(cè)得小車質(zhì)量為M,鉤碼質(zhì)量為m,打出點(diǎn)1和點(diǎn)5時(shí)小車的速度分別為v1、v5,已知重力加速度為g,則驗(yàn)證點(diǎn)1與點(diǎn)5間系統(tǒng)的機(jī)械能守恒的關(guān)系式可表示為　　　　　　　　　　. 乙 (3) 實(shí)驗(yàn)中,鉤碼減少的重力勢(shì)能總是略大于系統(tǒng)增加的動(dòng)能,主要原因是　　　　　　　　　　　　. 練習(xí)3：(xx·淮安調(diào)研)如圖甲所示,跨過(guò)定滑輪的細(xì)線兩端系著質(zhì)量均為M 甲 的物塊A、B,A下端與通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶相連,B上放置一質(zhì)量為m的金屬片C,固定的金屬圓環(huán)D處在B的正下方.系統(tǒng)靜止時(shí)C、D間的高度差為h.先接通電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,再由靜止

10、釋放B,系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)動(dòng),當(dāng)B穿過(guò)圓環(huán)D時(shí)C被D阻擋而停止. (1) 整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)的間距如圖乙所示,其中每相鄰兩點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出,已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50Hz.由此可計(jì)算出C被阻擋前B的加速度大小a=　　　　m/s2;B剛穿過(guò)D時(shí)的速度大小v=　　　　m/s(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字). 乙 丙 (2) 若用該裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,則需驗(yàn)證等式　　　　　是否成立.還可運(yùn)用圖象法加以驗(yàn)證:改變物塊B的釋放位置,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),記錄每次C、D間的高度差h,并求出B剛穿過(guò)D時(shí)的速度v,作出v2 – h圖線如圖丙所示,根據(jù)圖線得出重力加速度的表達(dá)式g=　　　　　　　　　,代入數(shù)據(jù)再與當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮”容^,判斷系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒(均用題中物理量的字母表示). (3) 在不增加實(shí)驗(yàn)器材的情況下,請(qǐng)?zhí)岢鰷p小實(shí)驗(yàn)誤差的一個(gè)辦法:　 .