20xx教科版高中物理必修二45《機(jī)械能守恒定律》-全文預(yù)覽
【正文】 的重力加速度 g＝ m/s2， 某同學(xué)選擇了一條理想的紙帶 ， 用刻度尺測(cè)量時(shí)各計(jì)數(shù)點(diǎn)到 O點(diǎn)的距離如圖 4－ 5－ 10所示 ， 圖中 O點(diǎn)是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的第一個(gè)點(diǎn) ， A、 B、 C、 D分別是每打兩個(gè)點(diǎn)取出的計(jì)數(shù)點(diǎn) ． 根據(jù)以上數(shù)據(jù) ， 可知重物由 O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到 B點(diǎn)時(shí) ， 已知重物質(zhì)量為 m(kg)． 求： 圖 4－ 5－ 10 (1)重力勢(shì)能的減少量為多少 ？ (2)動(dòng)能的增加量是多少 ？ (3)根據(jù)計(jì)算的數(shù)據(jù)可得出什么結(jié)論 ？ 產(chǎn)生誤差的主要原因是什么 ？ 解析 (1) 重力勢(shì)能的減少量為 Δ Ep 減＝ mghOB＝m 0. 195 ＝ m J. (2) 重物下落到 B 點(diǎn)時(shí)的速度 vB＝hAC2 T＝ 52 m/ s ＝ m/s 所以重物從開始下落到 B 點(diǎn)增加的動(dòng)能為 Δ Ek 增＝12m v2B＝12m 2 J ＝ m J. (3)從 (1)(2)中計(jì)算的數(shù)據(jù)得出在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)重物減少的重力勢(shì)能等于其增加的動(dòng)能 ， 機(jī)械能守恒 ． 重物減少的重力勢(shì)能略大于其增加的動(dòng)能 ，原因：重物在下落時(shí)要受到阻力作用 (打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)紙帶的摩擦力 ， 空氣阻力 )， 克服阻力做功 ． 答案 (1) J (2) J (3)見解析 。 mgh ′知 h′ ＝h2 ， A 對(duì)．由 mgh ＝ 2 ) ， v 1 ∶ v 2 ＝ 2 ∶ 1. 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 【 典例 3】 如圖 4－ 5－ 5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＞ ． (1)若選定物塊 A從靜止開始下落的過程進(jìn)行測(cè)量 ， 則需要測(cè)量的物理量有 ______． (在橫線上填入選項(xiàng)前的編號(hào) ) 圖 4－ 5－ 5 ① 物塊的質(zhì)量 m m2； ② 物塊 A下落的距離及下落這段距離所用的時(shí)間； ③ 物塊 B上升的距離及上升這段距離所用的時(shí)間； ④ 繩子的長(zhǎng)度 ． (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： ① 繩的質(zhì)量要輕； ② 在 “ 輕質(zhì)繩 ” 的前提下 ， 繩子越長(zhǎng)越好； ③ 盡量保證物塊只沿豎直方向運(yùn)動(dòng) ， 不要搖晃； ④ 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)確程度有作用的是________． (在橫線上填入選項(xiàng)前的編號(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 程 度 有 益 的 建 議 ：__________________________________． 解析 (1) A 、 B 組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒的表達(dá)式為 ( m 1 －m 2 ) gl ＝12( m 1 ＋ m 2 ) v2，其中 l ＝v2t ( l 表示 A 下降或 B 上升的距離， t 為 A 下降或 B 上升的時(shí)間 ) ，故驗(yàn)證機(jī)械能守恒的表達(dá)式為： ( m 1 － m 2 ) gl ＝12( m 1 ＋ m 2 )??????2 lt2，測(cè)量的物理量為 m 1 、m 2 、 l 、 t ，故應(yīng)選 ①② 或 ①③ . (2)由上述分析可見 ， 沒有考慮軟繩機(jī)械能的變化 ， 故采用輕繩以忽略繩的機(jī)械能 ， 計(jì)算 A、B速度時(shí)考慮的是二者沿繩方向的速度 ， 故應(yīng)保持兩物塊只沿豎直方向運(yùn)動(dòng) ， 不要搖晃 ． 繩的長(zhǎng)短與 m1和 m2的質(zhì)量關(guān)系對(duì)實(shí)驗(yàn)無影響 ， 故選 ①③ . (3)可從實(shí)驗(yàn)條件和測(cè)量的量出發(fā)考慮問題：如： “ 對(duì)同高度進(jìn)行多次測(cè)量取平均值 ” ，以減小偶然誤差 ， “ 選取受力后相對(duì)伸長(zhǎng)量小的繩子 ” ， 以忽略繩勢(shì)能的變化 ， 且使 AB運(yùn)動(dòng)的距離相同 ． 答案 見解析 【 變式 3】 在驗(yàn)證機(jī)械能守恒的實(shí)驗(yàn)中 ， 已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)時(shí)間間隔為 T， 某一組同學(xué)得到了一條如圖 4－ 5－ 6所示的紙帶 ， 在填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告時(shí)甲 、 乙兩個(gè)同學(xué)選擇不同的數(shù)據(jù)處理方法： 圖 4－ 5－ 6 甲同學(xué)測(cè)出了 C 點(diǎn)到第一點(diǎn) O 的距離 hOC，利用 v2C ＝ 2 ghOC計(jì)算得到了 C 點(diǎn)的速度，然后驗(yàn)證 mghOC與12m v2C相等．乙同學(xué)測(cè)出了 A 、 B 、 C 、 D 各點(diǎn)到第一點(diǎn) O 的距離 hA、 hB、 hC、hD，利用 vB＝hC－ hA2 T、 vC＝hD－ hB2 T計(jì)算 B 、 C 點(diǎn)的速度，然后驗(yàn)證了 mg ( hC－ hB) 與12m v2C－12m v2B是否相等． 請(qǐng)你對(duì)甲乙兩位同學(xué)的做法逐一分析，不合理之處提出完善辦法． 答案 見解析 解析 甲同學(xué)選擇從 O 到 C 段驗(yàn)證機(jī)械能守恒，計(jì)算 C 點(diǎn)的速度用 v2C ＝ 2
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