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(已修改)
2024-12-25 13:30 本頁(yè)面
【正文】 第五節(jié) 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 課前自主預(yù)習(xí) 1. 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)能可以相互轉(zhuǎn)化，總的機(jī)械能守恒。設(shè)某時(shí)刻物體的瞬時(shí)速度為 V，下落高度為 h，則有： 。利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)出重物下落時(shí)某時(shí)刻的 及下落的高度，即可驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒。 ：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、 、紙帶、復(fù)寫紙片、重物、 、帶有夾子的鐵架臺(tái)、導(dǎo)線。 ：應(yīng)盡量減小重物下落時(shí)紙帶所受的阻力。因此重錘應(yīng)選 ______（填重、輕），紙帶應(yīng) _______放置。 4.(單選 )關(guān)于“驗(yàn)證 機(jī)械能 守恒定律 ”的試驗(yàn)中，下列敘述正確的有（ ） A． 天平測(cè)出重錘質(zhì)量 B． 采用直流低壓電源 C． 先接通電源，后釋放紙帶 D． 測(cè)出重錘下落時(shí)間 解析： 因?yàn)閷?shí)驗(yàn)中根據(jù)公式 12mv2=mgh,不需要測(cè)出重錘的質(zhì)量。同時(shí)實(shí)驗(yàn)中使用的是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，不需要測(cè)量秒表時(shí)間，采用的低壓交流電電源，應(yīng)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)先接通電源，后釋放紙帶，要求選用的紙帶打出的第一、二點(diǎn)間距接近 2mm，故 C 選項(xiàng)正確。 答案： C 5.(單選 )在 “驗(yàn)證機(jī) 械能守恒定律 ”的實(shí)驗(yàn)中， 通過計(jì)算得到的有 ( ) A．重錘質(zhì)量 B．下落時(shí)間 C．重錘的下落高度 D．與下落高度對(duì)應(yīng)的重錘的即時(shí) 速度 解析： 重錘的質(zhì)量不需要測(cè)量，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是計(jì)時(shí)的儀器，故下落時(shí)間不需要計(jì)算，重錘下落的高度要測(cè)量出來，只有 與下落高度對(duì)應(yīng)的重錘的即時(shí) 速度需要用平均速度計(jì)算出來。 答案： D 答案： 1． mgh＝ mv2/2 ；瞬時(shí)速度 2． 刻度尺 ；低壓交流電源 ；豎直 課堂互動(dòng)探究 知識(shí)點(diǎn) 1 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì) 新知探究 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的關(guān)鍵是在滿足只有重力（或彈力）做功的前提條件，重力勢(shì)能（或彈性勢(shì)能）的變化同動(dòng)能的變化在誤差允許范圍內(nèi)相等，自由落體運(yùn)動(dòng)是最簡(jiǎn)單的機(jī)械能守恒問題。物體減小的重力勢(shì)能可以通過測(cè)量物體下落的高度差計(jì)算，再利用平均速度與中間時(shí)刻瞬時(shí)速度的關(guān)系計(jì)算瞬時(shí)速度和動(dòng)能的改變量。 除自由落體外，任何滿足只有重力做功的情況機(jī)械能都是守恒的，因自由落體法阻力較大，且下落時(shí)間較短，不便觀察。為提高實(shí)驗(yàn)精確度可以選擇在氣墊導(dǎo)軌上操作實(shí)驗(yàn)，如圖 451所示，滑塊與氣墊導(dǎo)軌間的摩擦力非常小，幾乎為零，這樣滑塊 在導(dǎo)軌上滑動(dòng)時(shí)就等效為只有重力做功。我們只需要測(cè)出氣墊導(dǎo)軌上 的高度差就可測(cè)出重力勢(shì)能的減小量，圖 451 再利用光電門測(cè)出滑塊 的時(shí)間，利用平均速度與中間時(shí)刻瞬時(shí)速度的關(guān)系計(jì)算 和 的改變量。通過比較經(jīng)過兩個(gè)光電門時(shí)減少的重力勢(shì)能和增加的動(dòng)能即可驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒。 同理，平拋運(yùn)動(dòng)等只要滿足只有重力做功也可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。 答案： 兩個(gè)光電門間，經(jīng)過兩個(gè)光電門，瞬時(shí)速度，動(dòng)能 重點(diǎn)歸納 (1)在該實(shí)驗(yàn) 中選取氣墊導(dǎo)軌、光電門、數(shù)字計(jì)時(shí)器等器材，如圖 4－ 5－ 1 所示安裝實(shí)驗(yàn)裝置，圖中 m 為滑塊質(zhì)量， l 為擋光板長(zhǎng)度， G G2為光電門． (2)將滑塊從軌道上端某一處滑下，測(cè)出它通過光電門 G1 和 G2 時(shí)的速度 v1 和 v2，可得到 G1 到 G2 這段位移中滑塊的動(dòng)能增量 ΔEk＝ 12mv22－ 12mv21. (3)再算出 G1到 G2這段位移中滑塊重力勢(shì)能的減少量 ΔEp，比較 ΔEk 和 ΔEp，得到 ΔEk＝ ΔEp 的結(jié)論，從而證明機(jī)械能守恒 ． 2. 利用平拋運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 (1)運(yùn)用如圖 4－ 5－ 2 所示的裝置，讓小球從光滑斜軌道的某一高度處由靜止開始滾下．小球離開軌道時(shí)做平拋運(yùn)動(dòng)． (2)測(cè)出圖中平臺(tái)高度 H、小球在光滑斜軌道上由靜止開始滾下時(shí)離平臺(tái)的高度 h 以及小球做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)的水平位移 s. (3)由 H＝ 12gt2 算出小球做平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，再由 v＝ st算出小球離開軌道時(shí)的速度 v. (4)比較 mgh 和 12mv2 的大小，即比較 gh 和 12v2 的大小，若 gh＝ 12v2，則可以驗(yàn)證機(jī)械能守恒． [例 1] （單選）關(guān)于“驗(yàn)證 機(jī)械能 守恒定律 ”的試驗(yàn)中，下列敘述正確的有（ ） A． 天平測(cè)出重錘質(zhì)量 B． 采用直流低壓電源 C． 先接通電源，后釋放紙帶 D． 測(cè)出重錘下落時(shí)間 解析： 因?yàn)閷?shí)驗(yàn)中根據(jù)公式 12mv2=mgh,不需要測(cè)出重錘的質(zhì)量。同時(shí)實(shí)驗(yàn)中使用的是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，不需要測(cè)量秒表時(shí)間，采用的低壓交流電電源，應(yīng)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)先接通電源，后釋放紙帶，要求選用的紙帶打出的第一、二點(diǎn)間距接近 2mm，故 C 選 項(xiàng)正確。 答案 ： C 觸類旁通 1. 如圖 4－ 5－ 3 所示，光滑水平軌道與光滑圓弧軌道相切，輕彈簧的一端固定在軌道的左端， OP 是可
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