人教版高考物理一轮复习专题5机械能实验6验证机械能守恒定律课件

这是一份人教版高考物理一轮复习专题5机械能实验6验证机械能守恒定律课件，共32页。PPT课件主要包含了刻度尺，打点计时器，接通电源，松开纸带等内容，欢迎下载使用。
必 备 知 识·深 悟 固 基
1．实验原理通过实验，求出做自由落体运动的物体的重力势能的减少量和此过程中动能的增加量，在实验误差允许的范围内，若二者相等，说明机械能守恒，从而验证机械能守恒定律，实验装置如图所示．
2．实验器材：打点计时器、交流电源、纸带、复写纸、重物、________、铁架台(带铁夹)、导线．3．实验步骤 (1)安装器材：将____________固定在铁架台上，用导线将打点计时器与电源相连．(2)打点：用手竖直提起纸带，使重物停靠在打点计时器下方附近，先____________再____________让重物自由下落，打点计时器就在纸带上打出一系列的点，取下纸带，换上新的纸带重复操作，得到几条(3～5条)纸带．
关 键 能 力·突 破 要 点
命题一　课标教材原型实验　[基础考查]
例1　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6 V的交流电和直流电两种．重锤从高处由静止开始下落，拖着纸带打出一系列点，对纸带上的点痕进行测量并处理数据，即可验证机械能守恒定律．
(1)下面列举了该实验的几个操作步骤：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”上C．用天平测出重锤的质量D．释放悬挂纸带的夹子，同时接通电源开关打出一条纸带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或者操作不当的步骤是__________．(将其选项对应的字母填在横线处)
(2)利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值．如图所示，根据打出的纸带，选取纸带上连续的五个点A、B、C、D、E，测出A距起始点O的距离为s0，点A、C间的距离为s1，点C、E间的距离为s2，使用交流电的频率为f，根据这些条件计算重锤下落的加速度a＝________________．
(3)在上述验证机械能守恒定律的实验中发现，重锤减小的重力势能总是大于重锤增加的动能，其原因主要是在重锤下落的过程中存在阻力作用，可以通过该实验装置测阻力的大小．若已知当地重力加速度公认的较准确的值为g，还需要测量的物理量是______________．试用这些物理量和上图纸带上的数据符号表示出重锤在下落的过程中受到的平均阻力大小F＝______________．
变式1　(2021年广西钦州检测)某实验小组在做“验证机械能守恒定律”实验中，提出了如图甲、乙所示的两种方案：甲方案用自由落体运动进行实验，乙方案用小车在斜面上下滑进行实验．
(1)组内同学对两种方案进行了深入的讨论分析，最终确定了一个大家认为误差相对较小的方案，你认为该小组选择的方案是__________．(2)若该小组采用图甲的装置打出了一条纸带如图丙所示，相邻两点之间的时间间隔为0.02 s，请根据纸带计算出B点的速度大小为__________m/s．(结果保留3位有效数字)(3)该小组内同学根据纸带算出了相应点的速度，作出v2－h图线如图丁所示，请根据图线计算出当地的重力加速度g＝______m/s2．(结果保留2位有效数字)【答案】(1)甲方案　(2)1.37　(3)9.7
例2　用如图甲所示的实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒．m2从高处由静止开始下落，m1向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．如图丙给出的是实验中获取的一条纸带：0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出)，所用电源的频率为50 Hz，计数点间的距离如图丙所示．已知m1＝50 g，m2＝150 g，则：
(1)在纸带上打下计数点5时的速度v5＝______m/s．(2)在打下0点到打下5点的过程中系统动能的增量ΔEk＝________ J，系统重力势能的减少量ΔEp＝_______J(g取10 m/s2)．(3)若某同学作出v2－h图像如图乙所示，则当地的重力加速度g＝________ m/s2(结果均保留2位有效数字)．【答案】(1)2.4　(2)0.58　0.60　(3)9.7
变式2　(2021年安徽名校月考)某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律．
甲　　　　　　　　　　　乙
(1)用游标卡尺测量金属球的直径：图乙为游标卡尺校零时的示数；用该游标卡尺测量金属球的直径，其示数为10.00 mm；所测金属球的直径 d＝________mm．(2)用一根不可伸长的轻质细线拴住该金属球，细线的另一端固定在悬点O，在最低点前后放置一组光电门，测得悬点到球心的距离为L．将金属球从最低点拉开θ角，由静止释放金属球，金属球在竖直面(纸面)内摆动，记下金属球第一次通过光电门的时间t，金属球通过光电门的速度大小为______；已知重力加速度为 g，则验证金属球机械能守恒的表达式为__________________(用字母 L、d、θ、t、g 表示)．
变式3　(2020年重庆名校联考)为了探究轻质弹簧的弹性势能，某同学设计了如图实验装置：一轻质弹簧左端固定在气垫导轨上，右端自由．弹簧右侧有一个滑块，滑块上固定一挡光片．滑块右侧固定的光电计时器可以记录挡光片通过光电门的时间．实验过程如下．
(1)将气垫导轨放在实验桌上，调节气垫导轨使其水平，气垫导轨调至水平的依据是：通气状态下，滑块置于导轨任意位置，滑块________________．(2)向左推滑块，使弹簧压缩一段距离x后由静止释放，记下挡光片通过光电门的时间t．(3)多次改变弹簧的压缩量，记下相应的x和t，发现压缩量x越大，时间t______(填“越大”“越小”或“不变”)．
【答案】(1)均能保持静止(或略有左右晃动)　(3)越小(4)弹簧的弹性势能Ep与弹簧的压缩量x的二次方成正比关系
【解析】(1)如果将气垫导轨调至某一位置后，轻推滑块，滑块刚好能够匀速运动，或者通气状态下，滑块置于导轨任意位置，滑块均能保持静止(或略有左右晃动)，说明气垫导轨已经调至水平位置．(3)压缩量x越大，获得的速度就越大，所以运动需要的时间t就越小．