新教材高考物理一轮复习第5章机械能实验7验证机械能守恒定律课件

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误差分析1.减小测量误差:一是测下落距离时都从0点(初始点)量起,依次将各打点对应下落高度测量完,二是多测几次取平均值。2.误差来源:由于重物和纸带下落过程中要克服阻力做功,故动能的增加量 必定稍小于重力势能的减少量ΔEp=mghn,改进办法是调整器材的安装,尽可能地减小阻力。
典例1.某同学用如图甲所示装置验证机械能守恒定律时,所用交流电源的频率为50 Hz,得到如图乙所示的纸带。选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E,测出A点距起点O的距离为s0=19.00 cm,点A、C间的距离s1=8.36 cm,点C、E间的距离为s2=9.88 cm,g取9.8 m/s2,测得重物的质量为m=2 kg。
(1)下列做法正确的有　　　　(填选项前字母)。 A.两限位孔必须在同一竖直线上B.实验前,手应提住纸带上端,使纸带竖直C.实验时,先放开纸带,再接通打点计时器的电源D.数据处理时,应选择纸带上距离较近的两点作为初、末位置(2)选取O、C两点为初、末位置验证机械能守恒定律,重物减少的重力势能是　　　　 J,打下C点时重物的动能是　　　　 J。(结果均保留三位有效数字) 
(3)根据纸带算出打下各点时重物的速度v,量出下落距离s,则以 为纵坐标、以s为横坐标画出的图像应是下面的　　　　。 
答案 (1)AB　(2)5.36　5.20　(3)C解析 (1)为减小摩擦,两限位孔必须在同一竖直线上,选项A正确;实验前,手应提住纸带上端,使纸带竖直,选项B正确;实验时,先接通打点计时器的电源,再放开纸带,选项C错误;数据处理时,为减小实验误差,应选择纸带上距离较远的两点作为初、末位置,选项D错误。(2)重物减少的重力势能为ΔEp=mg(s0+s1)=2×9.8×(0.190 0+0.083 6)J =5.36 J,由中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度知,打下C点时
典例2.(2023湖北省模拟)利用气垫导轨验证机械能守恒定律,实验装置如图甲所示,水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨,导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块,其总质量为m0,左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的小球相连,遮光片两条长边与导轨垂直;导轨上B点处有一光电门,可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t,用d表示A点到光电门B处的距离,b表示遮光片的宽度,将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度,实验时滑块在A处由静止开始运动。
(1)某次实验测得倾角θ=30°,重力加速度用g表示,滑块从A处到达B处时m和m0组成的系统动能增加量可表示为ΔEk=　　　　,系统的重力势能减少量可表示为ΔEp=　　　　,在误差允许的范围内,若ΔEk=ΔEp,则可认为系统的机械能守恒。 (2)某同学改变A、B间的距离,作出的v2-d图像如图乙所示,并测得m0=m,则重力加速度g=　　　　 m/s2。(结果保留两位有效数字) 
由图像可知k=4.8 m/s2联立解得g=9.6 m/s2。
典例3.某同学设计出如图甲所示的实验装置来“验证机械能守恒定律”,让小球从A点自由下落,下落过程中经过A点正下方B处的光电门时,数字计时器记录下小球通过光电门的时间t,当地的重力加速度为g。(1)为了验证机械能守恒定律,该实验还需要测量的物理量是　　　　　(填选项前字母)。 A.小球的质量mB.AB之间的距离HC.小球从A到B的下落时间tABD.小球的直径d(2)小球通过光电门时的瞬时速度v=　　　(用题中所给的物理量表示)。 
(3)调整AB之间距离H,多次重复上述过程,作出 随H的变化图像如图乙所示,当小球下落过程中机械能守恒时,该直线斜率k0=　　　　　。 (4)在实验中根据数据实际绘出 -H图像的直线斜率为k(k