2017_2018學(xué)年高中物理第4章能量守恒與可持續(xù)發(fā)展課件（打包6套）滬科版.zip

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并確保擋光片在豎直面內(nèi) 方案二用自由落下的重物和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證機(jī)械能守恒1 實(shí)驗(yàn)步驟 1 安裝置 按圖2甲把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝在鐵架臺(tái)上 用導(dǎo)線把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與電源連接好 圖2 2 打紙帶 在紙帶的一端把重物用夾子固定好 另一端穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔 用手豎直提起紙帶使重物停靠在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近 先接通電源后放手 讓重物拉著紙帶自由下落 重復(fù)幾次 得到3 5條打好點(diǎn)的紙帶 3 選紙帶 從打好點(diǎn)的紙帶中挑選點(diǎn)跡清晰且開始的兩點(diǎn)間距接近2mm的一條紙帶 在起始點(diǎn)標(biāo)上0 以后任取間隔相同時(shí)間的點(diǎn)依次標(biāo)上1 2 3 4 測距離 用刻度尺測出0到1 2 3 的距離 即為對(duì)應(yīng)下落的高度h1 h2 h3 2 數(shù)據(jù)處理 2 機(jī)械能守恒定律驗(yàn)證方法一 利用起始點(diǎn)和第n點(diǎn) 方法二 任取兩點(diǎn)A B 方法三 圖像法 如圖3所示 圖3若在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)圖線是一條過原點(diǎn)且斜率為g的直線 則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律 3 誤差分析本實(shí)驗(yàn)的誤差主要是由紙帶測量產(chǎn)生的偶然誤差以及重物和紙帶運(yùn)動(dòng)中的空氣阻力及打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的摩擦阻力引起的系統(tǒng)誤差 4 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) 1 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝要穩(wěn)固 并使兩限位孔的中線在同一豎直線上 以減小摩擦阻力 2 應(yīng)選用質(zhì)量和密度較大的重物 增大重力可使阻力的影響相對(duì)減小 增大密度可以減小體積 可使空氣阻力相對(duì)減小 3 實(shí)驗(yàn)時(shí) 應(yīng)先接通電源 讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作后再松開紙帶讓重物下落 4 本實(shí)驗(yàn)中的兩種驗(yàn)證方法均不需要測重物的質(zhì)量m 重點(diǎn)知識(shí)探究 一 實(shí)驗(yàn)原理及基本操作 例1在利用自由落體運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中 電源的頻率為50Hz 依次打出的點(diǎn)為0 1 2 3 4 n 則 1 如用第2點(diǎn)到第6點(diǎn)之間的紙帶來驗(yàn)證 必須直接測量的物理量為 必須計(jì)算出的物理量為 驗(yàn)證的表達(dá)式為 第2點(diǎn) 到第6點(diǎn)之間的距離h26 第1點(diǎn)到第3點(diǎn)之間的距離h13 第5點(diǎn)到第7點(diǎn) 之間的距離h57 第2點(diǎn)的瞬時(shí)速度v2 第6點(diǎn)的 瞬時(shí)速度v6 答案 解析 2 下列實(shí)驗(yàn)步驟操作合理的排列順序是 填寫步驟前面的字母 A 將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器豎直安裝在鐵架臺(tái)上 B 先接通電源 再松開紙帶 讓重物自由下落 C 取下紙帶 更換新紙帶 或?qū)⒓垘Х瓊€(gè)面 重新做實(shí)驗(yàn) D 將重物固定在紙帶的一端 讓紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 用手提著紙帶 E 選擇一條紙帶 用刻度尺測出物體下落的高度h1 h2 h3 hn 計(jì)算出對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度v1 v2 v3 vn ADBCEF 處理實(shí)驗(yàn)問題 要明確實(shí)驗(yàn)原理 根據(jù)原理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟 有針對(duì)性的分析問題 針對(duì)訓(xùn)練 多選 用自由落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 就是看是否等于mghn n為計(jì)數(shù)點(diǎn)的編號(hào) 下列說法中正確的是A 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打第一個(gè)點(diǎn)0時(shí) 重物的速度為零B hn是計(jì)數(shù)點(diǎn)n到起始點(diǎn)0的距離C 必須測量重物的質(zhì)量D 用vn gtn計(jì)算vn時(shí) tn n 1 T T為打點(diǎn)周期 答案 解析 解析本實(shí)驗(yàn)的原理是利用重物的自由落體運(yùn)動(dòng)來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 因此打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打第一個(gè)點(diǎn)時(shí) 重物運(yùn)動(dòng)的速度應(yīng)為零 A正確 hn與vn分別表示打第n個(gè)點(diǎn)時(shí)重物下落的高度和對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度 B正確 二 數(shù)據(jù)處理及誤差分析 例2某實(shí)驗(yàn)小組 用落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 實(shí)驗(yàn)裝置如圖4甲所示 實(shí)驗(yàn)中測出重物自由下落的高度h及對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度v 計(jì)算出重物減少的重力勢能mgh和增加的動(dòng)能mv2 然后進(jìn)行比較 如果兩者相等或近似相等 即可驗(yàn)證重物自由下落過程中機(jī)械能守恒 請根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理和步驟完成下列問題 圖4 1 關(guān)于上述實(shí)驗(yàn) 下列說法中正確的是 A 重物最好選擇密度較小的木塊B 重物的質(zhì)量可以不測量C 實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先接通電源 后釋放紙帶D 可以利用公式v 來求解瞬時(shí)速度 答案 解析 解析重物最好選擇密度較大的鐵塊 受到的阻力較小 故A錯(cuò)誤 2 如圖乙是該實(shí)驗(yàn)小組打出的一條點(diǎn)跡清晰的紙帶 紙帶上的O點(diǎn)是起始點(diǎn) 選取紙帶上連續(xù)的點(diǎn)A B C D E F作為計(jì)數(shù)點(diǎn) 并測出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O點(diǎn)的距離依次為27 94cm 32 78cm 38 02cm 43 65cm 49 66cm 56 07cm 已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的電源是50Hz的交流電 重物的質(zhì)量為0 5kg 則從計(jì)時(shí)器打下點(diǎn)O到打下點(diǎn)D的過程中 重物減小的重力勢能 Ep J 重物增加的動(dòng)能 Ek J 兩者不完全相等的原因可能是 重力加速度g取9 8m s2 計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字 2 14 2 12 重物下落過程中受到阻力作用 答案 解析 解析重力勢能減小量 Ep mgh 0 5 9 8 0 4365J 2 14J 利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論 由于存在阻力作用 所以減小的重力勢能大于動(dòng)能的增加 3 實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)又正確計(jì)算出圖乙中打下計(jì)數(shù)點(diǎn)A B C D E F各點(diǎn)的瞬時(shí)速度v 以各計(jì)數(shù)點(diǎn)到A點(diǎn)的距離h 為橫軸 v2為縱軸作出圖像 如圖丙所示 根據(jù)作出的圖線 能粗略驗(yàn)證自由下落的物體機(jī)械能守恒的依據(jù)是 圖像的斜率等于19 52m s2 約為重力加速度g的兩倍 故能驗(yàn)證 當(dāng)圖像的斜率為重力加速度的2倍時(shí) 即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒 因此能粗略驗(yàn)證自由下落的物體機(jī)械能守恒 答案 解析 當(dāng)堂達(dá)標(biāo)檢測 1 實(shí)驗(yàn)器材及誤差分析 如圖5為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖 現(xiàn)有的器材為 帶鐵夾的鐵架臺(tái) 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 紙帶 帶鐵夾的重錘 回答下列問題 1 為完成此實(shí)驗(yàn) 除了所給的器材 還需要的器材有 填入正確選項(xiàng)前的字母 A 米尺B 秒表C 低壓直流電源D 低壓交流電源 圖5 解析在處理數(shù)據(jù)時(shí)需要測量長度 故需要米尺 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作時(shí)需要使用低壓交流電源 所以選項(xiàng)A D正確 1 2 答案 解析 2 實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生誤差的原因有 寫出兩個(gè)原因即可 解析造成誤差的原因有 紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間有摩擦 用米尺測量紙帶上點(diǎn)的位置時(shí)讀數(shù)有誤差 計(jì)算勢能變化時(shí) 選取始末位置過近 交流電頻率不穩(wěn)定 1 2 紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間有摩擦 用米尺測量紙帶上點(diǎn)的位置時(shí)讀數(shù)有誤差 計(jì)算勢能變化時(shí) 選取始末位置過近 交流電頻率不穩(wěn)定 任選其二 答案 解析 3 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 這樣將造成 解析由于阻力作用 物體重力勢能的減少量大于動(dòng)能的增加量 即mgh mv2 選項(xiàng)B正確 1 2 答案 解析 1 2 2 實(shí)驗(yàn)原理及誤差分析 如圖6所示 兩個(gè)質(zhì)量各為m1和m2的小物塊A和B 分別系在一條跨過定滑輪的軟繩兩端 已知m1 m2 現(xiàn)要利用此裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 1 若選定物塊A從靜止開始下落的過程中進(jìn)行測量 則需要測量的物理量有 填序E號(hào) 物塊的質(zhì)量m1 m2 物塊A下落的距離及下落這段距離所用的時(shí)間 物塊B上升的距離及上升這段距離所用的時(shí)間 繩子的長度 圖6 或 答案 2 為提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確程度 某小組同學(xué)對(duì)此實(shí)驗(yàn)提出以下建議 軟繩的質(zhì)量要輕 在 輕質(zhì)繩 的前提下 繩子越長越好 盡量保證物塊只沿豎直方向運(yùn)動(dòng) 不要搖晃 兩個(gè)物塊的質(zhì)量之差要盡可能小 以上建議中確實(shí)對(duì)提高準(zhǔn)確度有作用的是 填序號(hào) 3 寫出一條上面沒有提到的對(duì)提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確度有益的建議 例如 對(duì)同一高度進(jìn)行多次測量取平均值 選取受力后相對(duì)伸長量盡量小的繩 盡量減小滑輪的質(zhì)量 對(duì)滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)軸進(jìn)行潤滑 等等 任選一個(gè)即可 1 2 答案