
題型1|實(shí)驗(yàn)原理與操作例1 如圖所示,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上,使重物帶動(dòng)紙帶從靜止開始自由下落,利用此裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.(1)對(duì)于該實(shí)驗(yàn),下列操作中對(duì)減小實(shí)驗(yàn)誤差有利的是________.A.重物選用質(zhì)量和密度較大的金屬錘B.兩限位孔在同一豎直面內(nèi)上下對(duì)正C.精確測(cè)量出重物的質(zhì)量D.用手托穩(wěn)重物,接通電源后,撤手釋放重物
(2)某實(shí)驗(yàn)小組利用上述裝置將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到50 Hz的交流電源上,按正確操作得到了一條完整的紙帶,由于紙帶較長(zhǎng),圖中有部分未畫出,如圖所示,紙帶上各點(diǎn)是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的計(jì)時(shí)點(diǎn),其中O點(diǎn)為紙帶上打出的第一個(gè)點(diǎn).重物下落高度應(yīng)從紙帶上計(jì)時(shí)點(diǎn)間的距離直接測(cè)出,利用下列測(cè)量值能完成驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的選項(xiàng)有________.A.OA、AD和EG的長(zhǎng)度B.OC、BC和CD的長(zhǎng)度C.BD、CF和EG的長(zhǎng)度D.AC、BD和EG的長(zhǎng)度
題型2數(shù)據(jù)處理及分析例2 “驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示.
(1)甲同學(xué)按照正確的實(shí)驗(yàn)步驟操作后,選出一條紙帶如圖乙所示,其中O點(diǎn)為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第一個(gè)點(diǎn).從紙帶上A點(diǎn)開始每隔一個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),取得兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)B和C.該同學(xué)用刻度尺測(cè)得OA=9.62 cm,OB=15.89 cm,OC=23.64 cm.已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每0.02 s打一個(gè)點(diǎn),重物的質(zhì)量為m=1.00 kg,取g=9.80 m/s2.在OB段運(yùn)動(dòng)過程中,重物重力勢(shì)能的減少量ΔEp=________ J,重物動(dòng)能的增加量ΔEk=________ J.(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)
先釋放重物,再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源
練1某同學(xué)采用如圖甲所示的裝置進(jìn)行“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn).(1)除了圖甲裝置中的器材之外,還必須從圖乙中選取實(shí)驗(yàn)器材,其名稱是________;(2)指出圖甲裝置中不合理的地方(一處)_____________________;
解析:(1)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律需要測(cè)量重物下降的高度以及重物的速度,因此需要使用刻度尺.(2)為充分利用紙帶記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),重物應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,而題圖甲中重物離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器太遠(yuǎn).
(3)小明同學(xué)通過正確實(shí)驗(yàn)操作得到了如圖丙的一條紙帶,讀出計(jì)數(shù)點(diǎn)0、4兩點(diǎn)間的距離為________ cm;(4)已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源頻率為50 Hz,計(jì)算得出打下計(jì)數(shù)點(diǎn)5時(shí)紙帶速度的大小為________m/s(保留兩位有效數(shù)字);(5)在實(shí)際的測(cè)量中,重物減少的重力勢(shì)能通常會(huì)______(填“略大于”“等于”或“略小于”)增加的動(dòng)能,這樣產(chǎn)生的誤差屬于______(填“系統(tǒng)誤差”或“偶然誤差”);
(6)某同學(xué)想用下述方法研究機(jī)械能是否守恒.在紙帶上選取多個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),測(cè)量它們到起始點(diǎn)O的距離h,計(jì)算對(duì)應(yīng)計(jì)數(shù)點(diǎn)的重物速度v,描繪v2-h圖象,并做如下判斷:若圖象是一條過原點(diǎn)的直線,則重物下落過程中機(jī)械能守恒.請(qǐng)你分析論證該同學(xué)的判斷依據(jù)是否正確________(填“正確”或“不正確”),并說明原因__________________________________.
要想通過v2-h圖象的方法驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒,還必須看圖象的斜率是否接近2g
解析:(6)v2-h為過原點(diǎn)的直線,只說明重物做勻變速直線運(yùn)動(dòng),所受外力為恒力,不確定是否只受重力作用.
題型1|用光電門測(cè)速法驗(yàn)證例3 [2021·湖北省荊州中學(xué)月考]某同學(xué)設(shè)計(jì)出如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置來“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”.讓小球從A點(diǎn)自由下落,下落過程中經(jīng)過A點(diǎn)正下方的光電門B時(shí),光電計(jì)時(shí)器記錄下小球通過光電門的時(shí)間t,已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間.(1)為了驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,該實(shí)驗(yàn)還需要測(cè)量下列哪些物理量________.A.小球的質(zhì)量mB.A、B之間的距離HC.小球從A到B的下落時(shí)間tABD.小球的直徑d(2)小球通過光電門時(shí)的瞬時(shí)速度v=________(用題中所給的物理量表示).
題型2|用傳感器或其他器材測(cè)速驗(yàn)證例4 [2021·江蘇連云港模擬]某探究小組驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的裝置如圖甲所示,細(xì)線一端拴一個(gè)小球,另一端連接力傳感器(圖中未畫出),固定在天花板上,傳感器可記錄球在擺動(dòng)過程中細(xì)線拉力大小,用量角器量出釋放球時(shí)細(xì)線與豎直方向的夾角θ,用天平測(cè)出小球的質(zhì)量為m.重力加速度為g.
(1)用游標(biāo)卡尺測(cè)出小球直徑如圖乙所示,讀數(shù)為________ mm.(2)將小球拉至圖甲所示位置,細(xì)線與豎直方向夾角為θ,由靜止釋放小球,發(fā)現(xiàn)細(xì)線拉力在球擺動(dòng)過程中做周期性變化.為求出小球在最低點(diǎn)的速度大小,應(yīng)讀取拉力的________(填“最大值”或“最小值”),其值為F.(3)小球從靜止釋放運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)過程中,滿足機(jī)械能守恒的關(guān)系式為________________________(用測(cè)定物理量的符號(hào)表示).
2mg(1-cs θ)=F-mg
(4)關(guān)于該實(shí)驗(yàn),下列說法正確的有________.A.細(xì)線要選擇伸縮性小的B.小球盡量選擇密度大的C.不必測(cè)出小球的質(zhì)量和細(xì)線的長(zhǎng)度D.可以直接用彈簧測(cè)力計(jì)代替力傳感器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)
解析:(4)為了減小小球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑的變化,細(xì)線要選擇伸縮性小的,A正確;為了減小阻力的影響,球盡量選擇密度大的,體積小的,B正確;小球從靜止釋放運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)過程中,滿足機(jī)械能守恒的關(guān)系式為2mg(1-cs θ)=F-mg,可知應(yīng)測(cè)出小球的質(zhì)量,而不用測(cè)出細(xì)線的長(zhǎng)度,C錯(cuò)誤;如果用彈簧測(cè)力計(jì)代替力傳感器進(jìn)行實(shí)驗(yàn),由于小球運(yùn)動(dòng)過程中會(huì)使彈簧伸長(zhǎng),重力勢(shì)能不能完全轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,所以無法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,且不易讀數(shù),D錯(cuò)誤.
練2 某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖所示的裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,實(shí)驗(yàn)主要步驟如下:①將光電門安裝在固定于水平地面上的長(zhǎng)木板上;②將細(xì)繩一端連在小車上,另一端繞過兩個(gè)定滑輪后懸掛一鉤碼,調(diào)節(jié)木板上滑輪的高度,使該滑輪與小車間的細(xì)繩與木板平行;③測(cè)出小車遮光板與光電門之間的距離L,接通電源,釋放小車,記下小車遮光板經(jīng)過光電門的時(shí)間t;④根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算出小車與鉤碼組成的系統(tǒng)動(dòng)能的增加量和鉤碼重力勢(shì)能的減少量.
(1)根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)步驟,實(shí)驗(yàn)中還需測(cè)量的物理量有________.A.小車上遮光板的寬度d B.小車的質(zhì)量m1C.鉤碼的質(zhì)量m2 D.鉤碼下落的時(shí)間t′(2)由實(shí)驗(yàn)步驟和(1)選項(xiàng)中測(cè)得的物理量,可得到系統(tǒng)動(dòng)能增加量的表達(dá)式為________,鉤碼重力勢(shì)能減少量的表達(dá)式為________________.改變L的大小,重復(fù)步驟③、④,若在誤差范圍內(nèi),系統(tǒng)動(dòng)能的增加量均等于鉤碼重力勢(shì)能的減少量,說明該系統(tǒng)機(jī)械能守恒.
在某次實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)沒有開啟速度傳感器,但測(cè)出了A、B兩點(diǎn)間的距離為L(zhǎng),彈簧的壓縮量為x0.重力加速度用g表示,則:(1)滑塊從A處到達(dá)B處時(shí)滑塊和小球組成的系統(tǒng)動(dòng)能增加量可表示為ΔEk=________,系統(tǒng)的重力勢(shì)能減少量可表示為ΔEp=________,在誤差允許的范圍內(nèi),若ΔEk=ΔEp則可認(rèn)為系統(tǒng)的機(jī)械能守恒.(用題中字母表示)
(2)在實(shí)驗(yàn)中,該同學(xué)測(cè)得M=m=1 kg,彈簧的勁度系數(shù)k=100 N/m,并改變A、B間的距離L,作出的x2-L圖象如圖丙所示,則重力加速度g=________ m/s2.
這是一份江蘇版高考物理一輪復(fù)習(xí)第5章實(shí)驗(yàn)7驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律課件,共58頁。PPT課件主要包含了實(shí)驗(yàn)儲(chǔ)備·一覽清,實(shí)驗(yàn)類型·全突破等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份高考物理一輪復(fù)習(xí)第5章實(shí)驗(yàn)7驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律課件,共38頁。PPT課件主要包含了實(shí)驗(yàn)儲(chǔ)備·一覽清,實(shí)驗(yàn)類型·全突破,答案BCD,答案A,答案C等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份新高考物理一輪復(fù)習(xí)課件 第6章 實(shí)驗(yàn)7 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,共60頁。PPT課件主要包含了高考物理一輪復(fù)習(xí)策略,第六章機(jī)械能,內(nèi)容索引,實(shí)驗(yàn)技能儲(chǔ)備,考點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn),考點(diǎn)二探索創(chuàng)新實(shí)驗(yàn),課時(shí)精練,重力勢(shì)能的減少量,刻度尺,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器等內(nèi)容,歡迎下載使用。
微信掃碼,快速注冊(cè)
注冊(cè)成功