2013届高考物理第一轮考点总复习课件36

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(2)在这个实验中，采用了打点计时器来测量 物体运动的速度，在处理纸带的时候要注意， 物体开始的时候做加速运动，当橡皮条恢复原 长以后，物体做匀速运动，所以要在纸带上选 用那些间距较大且相对均匀的点来确定小车速 度.
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答案：(1)将木板固定，有打点计时器的一端 适当垫高，给小车一个初速度，连着纸带的小 车可以在木板上匀速下滑.(此时小车所受到的 阻力与小车重力沿斜面向下的分力平衡)这样 做的目的是使得物体不受摩擦力的影响，橡皮 条对物体做的功就等于合外力对物体做的功.
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h n 1 h n 1 (4)数据处理：在起始点标上0，在以后各 vn 2T 点依次标上1、2、3…用刻度尺测出对应下落 高度h1、h2、h3…利用公

式 计算出点1、点2、点3…的 瞬时速度v1、v2、v3…
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5.注意事项 (1)打点计时器要稳定地固定在铁架台上，打 质量和密度较大 点计时器平面与纸带限位孔调整在竖直方向， 重力 以减小摩擦阻力. (2)应选用 密度 的重物，增大 可使阻力的影响相对减小，增大 可以减 小体积，可使空气阻力减小.

弹性势能Ep= kx2，其中k是弹簧的劲度系数， x是弹簧长度的变化量.某同学就设想用压缩的 弹簧推静止的小球(已知质量为m)运动来探究 这一问题.为了研究方便，把小球O放在水平桌 面上做实验，让小铁球O在弹力作用下运动， 即只有弹簧推力做功.
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该同学设计实验如下：首先进行如图5-5-5甲 所示的实验：将轻质弹簧竖直挂起来，在弹簧 的另一端挂上小铁球O，静止时测得弹簧的伸 长量为d.
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在 图 乙 所 示 的 实 验 中 ， 小 铁 球 的 初 动 能 E k1 0. 又根据小球做平抛运动得：h 所 以 Ek2 1 2 m v0
2
1 2
g t L v0t
2
1 2
m (L
g / 2h )
2
m gL 4h
2
弹簧对小铁球做的功等于弹性势能的减少 所以W 1 2 kx
5



(5)重复步骤4，打2~3条纸带. (6)选一条点迹清晰的纸带分析数据. (7)将实验数据填在下表中小车质量m= 钩码质量m0= kg细线拉力F=m0g=
kg, N.
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计 数 点 1 2 3 4 5
位移 功 s/m W/J
速度 速度 动能的 v1/m· v2/m· 变化ΔEk s-1 s-1
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实验次数
橡皮条对小车做 的功 小车速度大小 v/m· -1 s
1
2
3
4
速度的平方 2 s-2 v2 (3)从表中数据可以得到的结论 /m ·
是：
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.

(1)这个实验设计非常巧妙，它很好地避 开了测量物体受力的麻烦，不需要测量和计算 每次橡皮条对物体做的功，只要确定各次做功 是第一次做功的多少倍就可以了，因为每双橡 皮条的形变都是一样的，因此每双橡皮条对物 体做的功都是一样的.在得出实验结论的时候， 只需要得出合外力做功与物体动能改变量之间 的比例关系即可.
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图5-5-7

(2)利用这个装置也可以测量重锤下落的 加速度a= m/s2.
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(3)在实验中发现，重锤减少的重力势能总大 于重锤增加的动能，其原因主要是因为在重锤 带着纸带下落的过程中存在着阻力的作用，用 题目中给出的已知量求出重锤下落过程中受到 的平均阻力大小为 N.
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本题主要考查“验证机械能守恒定律” 这个实验的基本原理和应用，还有误差分 析，并且综合考查了牛顿第二定律. (1)C点速度
hn
1 2
g tn
2
hn
vn
2
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2g

6.误差分析 (1)本实验中因重物和纸带在下落过程中要克 小于 服各种阻力(空气阻力、打点计时器阻力)做功， 故动能的增加量ΔEk稍 重力势能的减少 量ΔEp ,即ΔEk＜ΔEp，这属于系统误差.改进的 办法是调整器材的安装，尽可能地减小阻力.
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3


4.实验步骤 (1)用天平测出小车质量 ,并记录. (2)按图5-5-1安装实验器材；要调整定滑轮 的高度，使细线与木板 .
平行
4
图5-5-1
匀速


(3)平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一 端下面垫薄木块，并反复移动其位置，直到小 车在斜面上 运动为止. 远大于 (4)细线末端挂上钩码(要使小车质量 钩码的质量)，把纸带的一端固定在小车的后 面，另一端穿过打点计时器，接通电源放开小 车，打点计时器就在纸带上打下一系列的点， 取下纸带并标记使用的钩码质量.
1 2
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3.实验器材 带铁夹的铁架台、重锤、打点计时器、学生电源、纸 带、复写纸、刻度尺.
4.实验步骤
(1)安装装置：按图5-5-2 将检查、调整好的打点 计时器竖直固定在铁架 台上，接好电路. 图5-5-2
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接通 (2)打纸带：将纸带的一端用夹子固定在重 物上，另一端穿过打点计时器的限位孔用 松开纸带 手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器 的地方.先 电源，后 ，让重 物带着纸带自由下落.更换纸带重复做3~5 次实验.

(2)本实验的另一个误差来源于长度的测量， 属偶然误差.减小误差的办法是测下落距离时 都从0点量起，一次将各打点对应的下落高度 测量完.或者多次测量取平均值来减小误差.
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(3)打点计时器产生的误差 ①由于交流电周期的变化，引起打点时间间隔 变化而产生误差； ②读数点选择不好，振动片振动不均匀，纸带 放置方法不正确引起摩擦，均可造成实验误差.
(8)结论：恒力所做的功跟动能变化量之间 的关系是恒力所做的功等于物体动能的变化量.
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5.注意事项 (1)钩码的总质量要远小于小车的质量. (2)平衡摩擦力时，不要加钩码，但应连着 纸带且接通电源. (3)小车所受的阻力f应包括 ． 小车受 ． . 的摩擦力和打点计时器对小车后所拖纸 (4)小车应靠近打点计时器，并且要先 带的摩擦力 后 .
则C点的动能为： 1 0 2 AE 3 2 .0 0 vC m / s 4 .0 0 m / s 4 T×1.0×16J=8.00J 4 0 .0 2 该过程中重力势能的减少量为 1 1 2 ΔEp=mg· =1.0×9.8×(68.97+15.24) m vC 2 2 ×10-2J=8.25J
2
m gx 2d
2
.
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在利用电 “验证机械能守恒定律”实验装置的迁 磁打点计时器(电磁 移运用 打点计时器所用电 源频率为50Hz)“验 证机械能守恒定律” 的实验中： 图5-5-6
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(1)某同学用图5-5-6所示装置进行实验，得到 如图5-5-7所示的纸带，把第一个点(初速度为 零)记作O点，测出点O、A间的距离为 68.97cm，点A、C间的距离为15.24cm，点C、 E间的距离为16.76cm，已知当地重力加速度 为9.8m/s2，重锤的质量为m=1.0kg，则打点 计时器在打O点到C点的这段时间内， 重锤动 能的增加量为 J，重力势能的减少量为 J.

(6)速度不能用vn=gtn或 v计算，因为只 2 ghn n 要认为加速度为g，机械能当然守恒，即相当 于用机械能守恒定律验证机械能守恒定律，况 且用vn=gtn计算出的速度比实际值大，可能会 得出机械能增加的结论，而因为摩擦阻力的影 响，机械能应该减小，所以速度应从纸带上直 接测量计算.同样的道理，重物下落的高度h， 也只能用刻度尺直接测量，而不能 用 ．或 计算得到.
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“探究动能改变量与合外力做功关 系”探究方法的拓展 在“探究动能定理”实验中，某探究 小组同学设计了相关方案并选择了如图55-3所示的器材，让小车在橡皮条的作用 下弹出后沿木板滑行，已知打点计时器所 接交流电的频率为50Hz,试分析：
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图5-5-3
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图5-5-4
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(1)为了消除摩擦力的影响，应该采取的措施 是 ； (2)当他们分别用同样的橡皮条1双、2双、3 双……并起来分别进行第一次、第二次、第三 次……实验时,每次实验中橡皮条拉伸的长度保持 一致，将第一次实验中橡皮条对小车做的功记为 W.因橡皮条对小车做功而使小车获得的速度可以 由打点计时器和纸带测出，如图5-5-4所示为四次 实验中得到的纸带.试根据以上信息完成表格内容 的填写.

接通电源
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放手

6.误差分析 (1)实验的系统误差是绳对小车的拉力小于钩 码的总重力. (2)平衡摩擦力不彻底或平衡过了也造成误差. (3)利用打上点的纸带计算小车的速度时，测 量不准带来误差.
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速度v
二、验证机械能守恒定律 1.实验目的 验证机械能守恒定律. 2.实验原理 物体做自由落体运动时，只有重力做功，机 械能守恒，利用打点计时器在纸带上记录 及测算 , ，从而验证重力势能减少量ΔEp=mgh与动 瞬时 物体自由下落的高度h 2相等. 能增加量ΔEk= mv
小铁球O的初动能Ek1= . 小铁球O的末动能Ek2= .(用m、h、L、g 表示) 弹簧对小铁球O做的功W= .(用m、x、d、 g表示) 对比W和Ek2-Ek1就可以得出“外力做功与物体 动能变化的关系”，即在实验误差允许范围内， 外力所做的功等于物体动能的变化.
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该题也是探究做功与物体动能变化的关系， 但是在课本实验的基础上进行了变化和创 新，主要考查了灵活应用知识的能力和创 新能力． 在图甲所示的步骤中，目的是确定弹簧的 劲度系数k.由平衡条件得： mg=kd即k=mg/d.