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必修2 第八章 机械能守恒定律
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实验:验证机械能守恒定律
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难度:
使用次数:190
更新时间:2020-12-22
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1.

某同学用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律.实验所用的电源为学生电源,输出电压为6V的频率为50Hz交流电和直流电两种.重锤从高处由静止开始下落,重锤上拖着的纸带打出一-系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律

 (1)他进行了下面几个操作步骤:

A.按照图示的装置安装器件

B.将打点计时器接到电源的直流输出

C.用天平测出重锤的质量

D.先接通电源,后释放纸带,打出一-条纸带

E.测量纸带上某些点间的距离

F.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能

其中没有必要进行的步骤是______________ 操作不当的步骤是______________

(2)他进行正确测量后挑选出一条点迹清晰的纸带进行测量分析,如图所示。其中0点为起始点,ABCDEF为六个计数点。根据以上数据,当打点到B点时重锤的速度__m/s计数出该对应的0.5v2=____m2/s2 gh=____ m2/s2,可认为在误差范围内存在关系式____即可验证机械能守恒定律. (g=9.8m/s2)

(3)他继续根据纸带算出各点的速度v,量出下落距离h,并以0. 5v2为纵轴、以h为横轴画出的图像,应是图中的___________

(4)他进一步分析, 发现本实验存在较大误差,为此设计出如图所示的实验装置来验证机械能守恒定律.通过电磁铁控制的小铁球从A点自由下落,下落过程中经过光电门B时,通过与之相连的亳秒计时器(图中未画出)记录挡光时间t,用亳米刻度尺测出AB之间的距离h,用游标卡尺测得小铁球的直径d.重力加速度为g。实验前应调整光电门的位置,使小球下落过程中球心通过光电门中的激光束,小铁球通过光电门时的瞬时速度v=_____.如果dthg存在关系式____也可验证机械能守恒定律

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题型:实验,探究题
知识点:实验:验证机械能守恒定律
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【答案】

C    B        1.69    1.74        C            

【解析】

(1)因为我们是比较mgh的大小关系,故m可约去比较,不需要用天平,故C没有必要;

 实验中应将打点计时器接到电源的交流输出上,故B错误,属于操作不当。

(2)匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度,由此可以求出B点的速度大小为

对应的0.5v2=1.69 m2/s2

对应的gh=1.74m2/s2

可认为在误差范围内存在关系式,即可验证机械能守恒定律。

(3)他继续根据纸带算出各点的速度v,量出下落距离h,并以为0. 5v2纵轴、以h为横轴画出的图象,根据,所以应是图中的C

(4)光电门测速度的原理是用平均速度代替瞬时速度,因此有

由于

所以如果dthg存在关系式

也可验证机械能守恒定律。

=
考点梳理:
根据可圈可点权威老师分析,试题“ ”主要考查你对 实验:验证机械能守恒定律 等考点的理解。关于这些考点的“资料梳理”如下:
◎ 实验:验证机械能守恒定律的定义
验证机械能守恒定律:

实验目的:
验证机械能守恒定律。
实验原理: 
当物体自由下落时,只有重力做功,物体的重力势能和动能互相转化,机械能守恒。若某一时刻物体下落的瞬时速度为v,下落高度为h,则应有:mgh=mv2,借助打点计时器,测出重物某时刻的下落高度h和该时刻的瞬时速度v,即可验证机械能是否守恒,实验装置如图所示。

测定第n点的瞬时速度的方法是:测出第n点的相邻前、后两段相等时间T内下落的距离sn和sn+1,由公式vn=,或由vn=算出,如图所示。

实验器材:
铁架台(带铁夹),打点计时器,学生电源,导线,带铁夹的重缍,纸带,米尺。
实验步骤:
1、按如图装置把打点计时器安装在铁架台上,用导线把打点计时器与学生电源连接好。
2、把纸带的一端在重锤上用夹子固定好,另一端穿过计时器限位孔,用手竖直提起纸带使重锤停靠在打点计时器附近。
3、接通电源,松开纸带,让重锤自由下落。
4、重复几次,得到3~5条打好点的纸带。
5、在打好点的纸带中挑选第一、二两点间的距离接近2mm,且点迹清晰一条纸带,在起始点标上0,以后各依次标上1,2,3……,用刻度尺测出对应下落高度h1、h2、h3……。
6、应用公式vn=计算各点对应的即时速度v1、v2、v3……。
7、计算各点对应的势能减少量mghn和动能的增加量mvn2,进行比较。
注意项事:
1、打点计时器安装时,必须使两纸带限位孔在同一竖直线上,以减小摩擦阻力。
2、选用纸带时应尽量挑第一、二点间距接近2mm的纸带。
3、因不需要知道动能和势能的具体数值,所以不需要测量重物的质量。
◎ 实验:验证机械能守恒定律的知识扩展
实验目的:
验证机械能守恒定律。
实验原理: 
当物体自由下落时,只有重力做功,物体的重力势能和动能互相转化,机械能守恒。若某一时刻物体下落的瞬时速度为v,下落高度为h,则应有:mgh=mv2,借助打点计时器,测出重物某时刻的下落高度h和该时刻的瞬时速度v,即可验证机械能是否守恒,实验装置如图所示。

测定第n点的瞬时速度的方法是:测出第n点的相邻前、后两段相等时间T内下落的距离sn和sn+1,由公式vn=,或由vn=算出,如图所示。

实验器材:
铁架台(带铁夹),打点计时器,学生电源,导线,带铁夹的重缍,纸带,米尺。
实验步骤:
1、按如图装置把打点计时器安装在铁架台上,用导线把打点计时器与学生电源连接好。
2、把纸带的一端在重锤上用夹子固定好,另一端穿过计时器限位孔,用手竖直提起纸带使重锤停靠在打点计时器附近。
3、接通电源,松开纸带,让重锤自由下落。
4、重复几次,得到3~5条打好点的纸带。
5、在打好点的纸带中挑选第一、二两点间的距离接近2mm,且点迹清晰一条纸带,在起始点标上0,以后各依次标上1,2,3……,用刻度尺测出对应下落高度h1、h2、h3……。
6、应用公式vn=计算各点对应的即时速度v1、v2、v3……。
7、计算各点对应的势能减少量mghn和动能的增加量mvn2,进行比较。
注意项事:
1、打点计时器安装时,必须使两纸带限位孔在同一竖直线上,以减小摩擦阻力。
2、选用纸带时应尽量挑第一、二点间距接近2mm的纸带。
3、因不需要知道动能和势能的具体数值,所以不需要测量重物的质量。
◎ 实验:验证机械能守恒定律的教学目标
1、会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度。
2、掌握验证机械能守恒定律的实验原理。
3、 通过用纸带与打点计时器来验证机械能守恒定律,体验验证过程和物理学的研究方 法。
4、通过实验验证,体会学习的快乐,激发学习的兴趣;通过亲身实践,树立“实践是 检验真理的唯一标准”的科学观。培养学生的观察和实践能力,培养学生实事求是的科学态度。
◎ 实验:验证机械能守恒定律的考试要求
能力要求:应用
课时要求:90
考试频率:常考
分值比重:7

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