2013年高考一轮：第五章实验六验证机械能守恒定律.ppt

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1、图实图实61三、实验器材三、实验器材 铁架台铁架台(含铁夹含铁夹)，打点计时器，打点计时器，学生电源，纸带，复写纸，导线，学生电源，纸带，复写纸，导线，毫米刻度尺，重物毫米刻度尺，重物(带纸带夹带纸带夹)。四、实验步骤四、实验步骤(1)安装置：按图实安装置：按图实62所示将检查、所示将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁调整好的打点计时器竖直固定在铁 图实图实62 架台上，接好电路。架台上，接好电路。(2)打纸带：将纸带的一端用夹子固定在重物上，另一端打纸带：将纸带的一端用夹子固定在重物上，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手提着纸带使重物静穿过打点计时器的限位孔，用手提着纸带使重物静止在靠近打

2、点计时器的地方。先接通电源，后松开止在靠近打点计时器的地方。先接通电源，后松开纸带，让重物带着纸带自由下落。纸带，让重物带着纸带自由下落。更换纸带重复做更换纸带重复做35次实验。次实验。六、注意事项六、注意事项(1)打点计时器要稳定地固定在铁架台上，打点计时器平打点计时器要稳定地固定在铁架台上，打点计时器平 面与纸带限位孔调整到竖直方向，以减小摩擦阻力。面与纸带限位孔调整到竖直方向，以减小摩擦阻力。(2)重物要选用密度大、体积小的物体，这样可以减小空重物要选用密度大、体积小的物体，这样可以减小空 气阻力的影响，从而减小实验误差。气阻力的影响，从而减小实验误差。(3)实验中，需保持提纸带的手不动

3、，且保证纸带竖直，实验中，需保持提纸带的手不动，且保证纸带竖直，待接通电源，打点计时器工作稳定后，再松开纸带。待接通电源，打点计时器工作稳定后，再松开纸带。七、误差分析七、误差分析(1)本实验中因重物和纸带在下落过程中要克服各种阻力本实验中因重物和纸带在下落过程中要克服各种阻力(空气阻力、打点计时器阻力空气阻力、打点计时器阻力)做功，故动能的增加量做功，故动能的增加量Ek稍小于重力势能的减少量稍小于重力势能的减少量Ep，即，即EkEp，这属，这属于系统误差。改进的办法是调整器材的安装，尽可能于系统误差。改进的办法是调整器材的安装，尽可能地减少阻力。地减少阻力。(2)本实验的另一个误差来源于长度

4、的测量，属偶然误本实验的另一个误差来源于长度的测量，属偶然误差。减小误差的办法是测下落距离时都从差。减小误差的办法是测下落距离时都从0点量起，点量起，一次将各打点对应的下落高度测量完。或者采用多一次将各打点对应的下落高度测量完。或者采用多次测量取平均值来减小误差。次测量取平均值来减小误差。八、实验改进八、实验改进 物体下落过程中通过某一位置的速度可以用光电计物体下落过程中通过某一位置的速度可以用光电计时器测出来，利用这种装置验证机械能守恒定律，能消除时器测出来，利用这种装置验证机械能守恒定律，能消除纸带与限位孔的摩擦阻力带来的系统误差；也可以把电磁纸带与限位孔的摩擦阻力带来的系统误差；也可以把

5、电磁打点计时器更换成电火花式计时器，以消除计时器的振针打点计时器更换成电火花式计时器，以消除计时器的振针在打点时对纸带产生的阻力；还可以把整个装置放在一个在打点时对纸带产生的阻力；还可以把整个装置放在一个真空的环境中，以消除由于空气阻力作用而带来的误差。真空的环境中，以消除由于空气阻力作用而带来的误差。例例1图实图实63为验证机械能守为验证机械能守恒定律的实验装置示意图。现有的恒定律的实验装置示意图。现有的器材为：带铁夹的铁架台、电磁打器材为：带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、点计时器、纸带、带铁夹的重锤、天平。回答下列问题：天平。回答下列问题：图实图实63(1)为完成此实验

6、，除了所给的器材，还需要的器材有为完成此实验，除了所给的器材，还需要的器材有_。(填入正确选项前的字母填入正确选项前的字母)A米尺米尺 B秒表秒表C012 V的直流电源的直流电源 D012 V的交流电源的交流电源(2)实验中误差产生的原因有实验中误差产生的原因有_。(写出两个原因写出两个原因)解析解析本题意在考查考生对本题意在考查考生对“验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律”实验实验原理的理解，并能正确分析实验误差的来源。原理的理解，并能正确分析实验误差的来源。(1)打点计时器使用的电源为交流电源，故应选取打点计时器使用的电源为交流电源，故应选取012 V的的交流电源，交流电源，D正确；利用米

7、尺测量纸带上各点间的距离，正确；利用米尺测量纸带上各点间的距离，A正确。本实验中利用打点计时器作为计时工具，所以不需正确。本实验中利用打点计时器作为计时工具，所以不需要秒表，要秒表，B错误。错误。(2)实验误差的来源主要是由于纸带在下滑的过程中需要克实验误差的来源主要是由于纸带在下滑的过程中需要克服摩擦力做功，以及用米尺测量数据时读数有误差。服摩擦力做功，以及用米尺测量数据时读数有误差。答案答案(1)AD(2)纸带和打点计时器之间有摩擦；用米尺测量纸带上点纸带和打点计时器之间有摩擦；用米尺测量纸带上点的位置时读数有误差，计算势能变化时，选取始末两点的位置时读数有误差，计算势能变化时，选取始末两

8、点距离过近，交流电频率不稳定。距离过近，交流电频率不稳定。例例2在在“验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律”的实验中，已知电磁打的实验中，已知电磁打点计时器所用的电源的频率为点计时器所用的电源的频率为50 Hz，查得当地的重力加，查得当地的重力加速度速度g9.80 m/s2，测得所用的重物质量为，测得所用的重物质量为1.00 kg。实验。实验中得到一条点迹清晰的纸带中得到一条点迹清晰的纸带(如图实如图实64所示所示)，把第一，把第一个点记为个点记为O，另选连续的四个点，另选连续的四个点A、B、C、D作为测量的作为测量的点，经测量知道点，经测量知道A、B、C、D各点到各点到O点的距离分别为点的距

9、离分别为62.99 cm、70.18 cm、77.76 cm、85.73 cm。图实图实64(1)根据以上数据，可知重物由根据以上数据，可知重物由O点运动到点运动到C点，重力势能点，重力势能的减少量等于的减少量等于_J，动能的增加量等于，动能的增加量等于_J(取三位有效数字取三位有效数字)。(2)根据以上数据，可知重物下落时的实际加速度根据以上数据，可知重物下落时的实际加速度a_ m/s2，a_g(填填“大于大于”或或“小于小于”)，原因是，原因是_。(2)根据根据CDAB2aT2，CDODOC，ABOBOA，代入数据得代入数据得a9.75 m/s2g。实验中重锤受空气阻力，纸带受限位孔或打点

10、计时器振针实验中重锤受空气阻力，纸带受限位孔或打点计时器振针的阻力作用，导致的阻力作用，导致ag。答案答案(1)7.627.57(2)9.75小于重锤受空气阻力，纸带受限位孔或打小于重锤受空气阻力，纸带受限位孔或打点计时器振针的阻力点计时器振针的阻力例例3(2011海南高考海南高考)现要通过实现要通过实验验证机械能守恒定律，实验装置验验证机械能守恒定律，实验装置如图实如图实65所示：水平桌面上固所示：水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上定一倾斜的气垫导轨；导轨上A点点处有一带长方形遮光片的滑块，其处有一带长方形遮光片的滑块，其 图实图实65总质量为总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与

11、一质量，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为为m的砝码相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上的砝码相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上B点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t。用。用d表示表示A点到导轨底端点到导轨底端C点的距离，点的距离，h表示表示A与与C的高度的高度差，差，b表示遮光片的宽度，表示遮光片的宽度，s表示表示A、B两点间的距离，将两点间的距离，将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时点时的瞬时速度。用速度。用g表示重力加速度。完成下列填空和作图：表示重力加速度。完成下列填空和作图：图实图实66