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20xx粵教版高中物理必修2第四章第五節(jié)《驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》-文庫(kù)吧

2024-11-19 13:30 本頁(yè)面


【正文】 繞 O 點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的輕桿,且擺到某處就能停在該處;另有一小鋼球 (可看做質(zhì)點(diǎn) ).現(xiàn)在利用這些器材測(cè)定彈簧被壓縮時(shí)的彈性勢(shì)能. (1)還需要的器材是 、 . (2)以上測(cè)量實(shí)際上是把對(duì)彈性勢(shì)能的測(cè)量轉(zhuǎn)化為對(duì) 的測(cè)量,進(jìn)而轉(zhuǎn)化對(duì) 和 的直接測(cè)量. 解析:小球被彈簧彈開(kāi)后,彈簧的彈性勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為小球的動(dòng)能,小球沿光滑曲面 上滑時(shí),小球的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為小球的重力勢(shì)能。故只需測(cè)出小球的最大重力勢(shì)能即可;也即轉(zhuǎn)化為測(cè)出小球的質(zhì)量和高度差。 答案:天平、刻度尺、重力勢(shì)能、質(zhì)量、高度 圖 4- 5- 2 圖 4- 5- 3 知識(shí)點(diǎn) 2 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)及數(shù)據(jù)分析 重點(diǎn)歸納 誤差分析及數(shù)據(jù)處理方法 1.落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的注意事項(xiàng) (1)安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí),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(yīng)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(diǎn)跡清晰、點(diǎn)成一線及第 2 點(diǎn)間間距接近 2 mm 這樣的紙帶最合適. (4)測(cè)量下落高度時(shí),必須從起點(diǎn)開(kāi)始算. (5)實(shí)驗(yàn)中數(shù)據(jù)比較式為 ghn 和 12v2n,不需要進(jìn)行物體質(zhì)量的測(cè)量,物體的質(zhì)量選取要盡量大些,以減小因摩擦造成的相對(duì)誤差. (6)數(shù)據(jù)計(jì)算時(shí),應(yīng)注意重力加速度 g 取當(dāng)?shù)氐闹担? (7)式子 v= 2gh是根據(jù)機(jī)械能守恒定律 mgh= 12mv2 得到的,而我們的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖球?yàn)證機(jī)械能守恒定律,顯然,運(yùn)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(rèn)為物體下落的運(yùn)動(dòng)加速度為 g,而實(shí)際上在實(shí)驗(yàn)中不可避免地受到各種摩擦力的作用,如計(jì)時(shí)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(cè)量值.這樣得到的是機(jī)械能增加的結(jié)論,而有阻力作用時(shí)機(jī)械能應(yīng)為減小的,故這種方法不能使用. 2.紙帶打點(diǎn)數(shù)據(jù)的分析 (1)vn= hn+ 1- hn- 12T ,即物體在做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),某一中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于過(guò)程中的平均速度,這種方法能準(zhǔn)確地反映實(shí)驗(yàn)的實(shí)際,直接從紙帶中求出實(shí)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(xué)分析以外,還可以用 作圖法來(lái)進(jìn)行處理. [例 2] 在 “ 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 ” 的實(shí)驗(yàn)中,已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為 50 Hz,查得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?g= m/s2,測(cè)得所用重物的質(zhì)量為 kg,實(shí)驗(yàn)中得到的一條點(diǎn)跡清晰的紙帶如圖 4- 5- 4 所示,把第一個(gè)點(diǎn)記為 O,另選連續(xù)的 4 個(gè)點(diǎn) A、 B、 C、 D 作為測(cè)量點(diǎn),待測(cè)量后得到 A、 B、 C、 D 各點(diǎn)到 O 點(diǎn)的距離分別為 cm、 cm、 cm、 ,可知重物由 O 點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到 C 點(diǎn),重力勢(shì)能的減少量等于 ________J,動(dòng)能的增加量等 于 ________J. (取三位有效數(shù)字 ) 思路點(diǎn)撥:重力勢(shì)能的減少量等于 mgh, O 為第一個(gè)點(diǎn),動(dòng)能為零,動(dòng)能的增加量等于C 點(diǎn)的動(dòng)能,所以從紙帶數(shù)據(jù)求 C 點(diǎn)的速度后可得動(dòng)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(diǎn)到 C 點(diǎn),重力勢(shì)能的減少量為 ΔEp= mghc= 10- 2 J= J 打下 C 點(diǎn)時(shí)紙帶的瞬時(shí)速度 (等于物體的瞬時(shí)速度 )為 vC=OD - OB2T =- - 22 m/s= m/s 動(dòng)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(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中: (1)所用重錘的質(zhì)量 m= kg,打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(diǎn) O到該點(diǎn)的距離 ),則在打 B 點(diǎn)時(shí),重錘的速度 vB= ,重錘的動(dòng)能 EkB= ,從開(kāi)始下落到打 B 點(diǎn)時(shí),重錘的勢(shì)能減少量是 .(取兩位有效數(shù)字 ) (2)根據(jù)紙帶算出各點(diǎn)的速度 v,量出下落距離 h,則以 v2為縱軸,以 h 為橫軸,畫(huà)出的圖線應(yīng)是下圖所示中的 ( ) 解析: vB= xAB+ xBC2T = -- 32 m/s= m/s B 點(diǎn)的動(dòng)能為 EkB= 12mv2B= 121 J= J 重錘的勢(shì)能減少量為 ΔEp= mgh= 110- 3 J= J 因?yàn)?mgh= 12mv2,故 v2∝ h,作出的 v2- h 圖線應(yīng)為過(guò)原點(diǎn)的直線,正確選項(xiàng)為 C. 答案: C 方法技巧 \易錯(cuò)易混 \實(shí)驗(yàn)透視 實(shí)驗(yàn)透視 用自由落體和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 【 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?】 驗(yàn)證節(jié)能守恒定律 【實(shí)驗(yàn)原理】 在只有重力做功的自由落體運(yùn)動(dòng)中,物體的重力勢(shì)能和動(dòng)能互相轉(zhuǎn)化,但總的機(jī)械能守恒,若物體某時(shí)刻速度為 v,下落高度為 h,恒有: m
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