20xx粵教版高中物理必修2第四章第五節(jié)《驗證機械能守恒定律》-文庫吧
2024-11-19 13:30 本頁面
【正文】 繞 O 點轉動的輕桿，且擺到某處就能停在該處；另有一小鋼球 (可看做質點 )．現(xiàn)在利用這些器材測定彈簧被壓縮時的彈性勢能． (1)還需要的器材是 、 ． (2)以上測量實際上是把對彈性勢能的測量轉化為對 的測量，進而轉化對 和 的直接測量． 解析：小球被彈簧彈開后，彈簧的彈性勢能全部轉化為小球的動能，小球沿光滑曲面 上滑時，小球的動能全部轉化為小球的重力勢能。故只需測出小球的最大重力勢能即可；也即轉化為測出小球的質量和高度差。 答案：天平、刻度尺、重力勢能、質量、高度 圖 4－ 5－ 2 圖 4－ 5－ 3 知識點 2 實驗注意事項及數(shù)據(jù)分析 重點歸納 誤差分析及數(shù)據(jù)處理方法 1．落體法驗證機械能守恒定律的注意事項 (1)安裝打點計時器時，必須使穿紙帶的兩限位孔在同一豎直線上，以減少紙帶和限位孔的摩擦． (2)紙帶應保持豎直，平直不卷曲，避免人為增大摩擦阻力． (3)紙帶選?。狐c跡清晰、點成一線及第 2 點間間距接近 2 mm 這樣的紙帶最合適． (4)測量下落高度時，必須從起點開始算． (5)實驗中數(shù)據(jù)比較式為 ghn 和 12v2n，不需要進行物體質量的測量，物體的質量選取要盡量大些，以減小因摩擦造成的相對誤差． (6)數(shù)據(jù)計算時，應注意重力加速度 g 取當?shù)氐闹担? (7)式子 v＝ 2gh是根據(jù)機械能守恒定律 mgh＝ 12mv2 得到的，而我們的實驗目的是驗證機械能守恒定律，顯然，運用該式求解速度不妥． (8)不能用公式 v＝ gt 求物體下落速度．該式認為物體下落的運動加速度為 g，而實際上在實驗中不可避免地受到各種摩擦力的作用，如計時器的限位孔與紙帶的阻力等．因此下落的加速度必將小于 g，而下落高度是直接測量值．這樣得到的是機械能增加的結論，而有阻力作用時機械能應為減小的，故這種方法不能使用． 2．紙帶打點數(shù)據(jù)的分析 (1)vn＝ hn＋ 1－ hn－ 12T ，即物體在做勻變速直線運動時，某一中間時刻的瞬時速度等于過程中的平均速度，這種方法能準確地反映實驗的實際，直接從紙帶中求出實際速度，因此在數(shù)據(jù)處理中，我們可以使用該種方法． (2)數(shù)據(jù)處理除了數(shù)學分析以外，還可以用 作圖法來進行處理． [例 2] 在 “ 驗證機械能守恒定律 ” 的實驗中，已知打點計時器所用電源的頻率為 50 Hz，查得當?shù)氐闹亓铀俣?g＝ m/s2，測得所用重物的質量為 kg，實驗中得到的一條點跡清晰的紙帶如圖 4－ 5－ 4 所示，把第一個點記為 O，另選連續(xù)的 4 個點 A、 B、 C、 D 作為測量點，待測量后得到 A、 B、 C、 D 各點到 O 點的距離分別為 cm、 cm、 cm、 ，可知重物由 O 點運動到 C 點，重力勢能的減少量等于 ________J，動能的增加量等 于 ________J． (取三位有效數(shù)字 ) 思路點撥：重力勢能的減少量等于 mgh, O 為第一個點，動能為零，動能的增加量等于C 點的動能，所以從紙帶數(shù)據(jù)求 C 點的速度后可得動能的增加量． 解析：交流電源頻率 f＝ 50 Hz，則 T＝ 1f＝ 150 s＝ s 由 O 點到 C 點，重力勢能的減少量為 ΔEp＝ mghc＝ 10－ 2 J＝ J 打下 C 點時紙帶的瞬時速度 (等于物體的瞬時速度 )為 vC＝OD － OB2T ＝－ － 22 m/s＝ m/s 動能的增加量為 ΔEk＝ 12mv2C＝ 12 J＝ J. 圖 4－ 5－ 4 答案： 觸類旁通 2. 在用落體法驗證機械能守恒定律的實驗中： (1)所用重錘的質量 m＝ kg，打點計時器所用電源頻率為 50 Hz，打下的紙帶如圖 4－ 5－ 5所示 (圖中的數(shù)據(jù)為從起始點 O到該點的距離 )，則在打 B 點時，重錘的速度 vB＝ ，重錘的動能 EkB＝ ，從開始下落到打 B 點時，重錘的勢能減少量是 .(取兩位有效數(shù)字 ) (2)根據(jù)紙帶算出各點的速度 v，量出下落距離 h，則以 v2為縱軸，以 h 為橫軸，畫出的圖線應是下圖所示中的 ( ) 解析： vB＝ xAB＋ xBC2T ＝ －－ 32 m/s＝ m/s B 點的動能為 EkB＝ 12mv2B＝ 121 J＝ J 重錘的勢能減少量為 ΔEp＝ mgh＝ 110－ 3 J＝ J 因為 mgh＝ 12mv2，故 v2∝ h，作出的 v2－ h 圖線應為過原點的直線，正確選項為 C. 答案： C 方法技巧 \易錯易混 \實驗透視 實驗透視 用自由落體和打點計時器驗證機械能守恒定律 【 實驗目的 】 驗證節(jié)能守恒定律 【實驗原理】 在只有重力做功的自由落體運動中，物體的重力勢能和動能互相轉化，但總的機械能守恒，若物體某時刻速度為 v，下落高度為 h，恒有： m
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