20xx粵教版高中物理必修2第四章第五節(jié)驗證機(jī)械能守恒定律(存儲版)
【正文】 5－ 11 圖 4－ 5－ 12 圖 4－ 5－ 13 圖 4－ 5－ 14 ② 在 “ 輕質(zhì)繩 ” 的前提下，繩子越長越好； ③ 盡量保證物塊 只沿豎直方向運(yùn)動，不要搖晃； ④ 兩個物塊的質(zhì)量之差要盡可能小． 以上建議中確實(shí)對提高精確程度有作用的是 ①③ (填選項前的編號 )． (3)寫出一條上面沒有提到的提高實(shí)驗結(jié)果準(zhǔn)確程度有益的建議： 時間和高度進(jìn)行多次測量取平均值 [或選取受力后相對伸長量盡量小 (不可伸長 )的繩子等 ]. 。 答案：天平、刻度尺、重力勢能、質(zhì)量、高度 圖 4－ 5－ 2 圖 4－ 5－ 3 知識點(diǎn) 2 實(shí)驗注意事項及數(shù)據(jù)分析 重點(diǎn)歸納 誤差分析及數(shù)據(jù)處理方法 1．落體法驗證機(jī)械能守恒定律的注意事項 (1)安裝打點(diǎn)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(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)測量下落高度時，必須從起點(diǎn)開始算． (5)實(shí)驗中數(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誤差． (6)數(shù)據(jù)計算時，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?zāi)康氖球炞C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)動加速度為 g，而實(shí)際上在實(shí)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(jī)械能增加的結(jié)論，而有阻力作用時機(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(zhǔn)確地反映實(shí)驗的實(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 作圖法來進(jìn)行處理． [例 2] 在 “ 驗證機(jī)械能守恒定律 ” 的實(shí)驗中，已知打點(diǎn)計時器所用電源的頻率為 50 Hz，查得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?g＝ m/s2，測得所用重物的質(zhì)量為 kg，實(shí)驗中得到的一條點(diǎn)跡清晰的紙帶如圖 4－ 5－ 4 所示，把第一個點(diǎn)記為 O，另選連續(xù)的 4 個點(diǎn) A、 B、 C、 D 作為測量點(diǎn)，待測量后得到 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)動到 C 點(diǎn)，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(diǎn)撥：重力勢能的減少量等于 mgh, O 為第一個點(diǎn)，動能為零，動能的增加量等于C 點(diǎn)的動能，所以從紙帶數(shù)據(jù)求 C 點(diǎn)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(diǎn)到 C 點(diǎn)，重力勢能的減少量為 ΔEp＝ mghc＝ 10－ 2 J＝ J 打下 C 點(diǎn)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(jī)械能守恒定律的實(shí)驗中： (1)所用重錘的質(zhì)量 m＝ kg，打點(diǎn)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(diǎn) O到該點(diǎn)的距離 )，則在打 B 點(diǎn)時，重錘的速度 vB＝ ，重錘的動能 EkB＝ ，從開始下落到打 B 點(diǎn)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(diǎn)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(yīng)是下圖所示中的 ( ) 解析： vB＝ xAB＋ xBC2T ＝ －－ 32 m/s＝ m/s B 點(diǎn)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(yīng)為過原點(diǎn)的直線，正確選項為 C. 答案： C 方法技巧 \易錯易混 \實(shí)驗透視 實(shí)驗透視 用自由落體和打點(diǎn)計時器驗證機(jī)械能守恒定律 【 實(shí)驗?zāi)康?】 驗證節(jié)能守恒定律 【實(shí)驗原理】 在只有重力做功的自由落體運(yùn)動中，物體的重力勢能和動能互相轉(zhuǎn)化，但總的機(jī)械能守恒，若物體某時刻速度為 v，下落高度為 h，恒有： mgh=mv2/2 故只需借助打點(diǎn)計時器，通過
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