1、第五节验证机械能守恒定律1在“验证机械能守恒定律”的实验中，有位同学按以下步骤进行实验操作：A用天平称出重锤和夹子的质量B固定好打点计时器，将连着重锤的纸带穿过限位孔，用手提住，且让手尽量靠近打点计时器C松开纸带，接通电源，开始打点，并如此重复多次，以得到几条打点的纸带D取下纸带，挑选点迹清晰的纸带，记下起始点O，在距离O点较近处选择几个连续计数点(或计时点)，并计算出各点的速度值E测出各计数点到O点的距离，即得到重锤下落的高度F计算出mghn和mv n2，看两者是否相等在以上步骤中，不必要的步骤是_有错误或不妥的步骤是_(填写代表字母)更正情况：_；_；_；_.答案ABCDFB中手应抓住纸带
2、末端，让重锤尽量靠近打点计时器C中应先接通电源，再松开纸带D中应选取离O点较远的点F中应计算ghn和vn2解析A步骤不必要，不用称量重锤和夹子的质量即可验证机械能守恒定律；B步骤中应让重锤尽量靠近打点计时器，而不是手靠近；C步骤中应先接通电源，后释放纸带；D步骤中应选取离O点较远的点，这样测量时距离较远，测量的相对误差较小；F步骤中应计算ghn和vn2，若m没有测量，则mgh、mv n2就不能计算出具体的值2在验证机械能守恒定律的实验中：(1)从下列器材中选出实验所必需的，其编号为_A打点计时器(包括纸带) B重物C天平 D毫米刻度尺E秒表 F运动小车(2)打点计时器的安装放置要求为_；开始打
3、点时，应先_，然后_(3)实验中产生系统误差的原因主要是_，使重物获得的动能往往_重物减少的重力势能为减小误差，悬挂在纸带下的重物应选择_(4)如果以v2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的v2h图线是_，该图线的斜率等于_答案见解析解析(1)选出的器材有：打点计时器(包括纸带)、重物、毫米刻度尺因要验证mghmv2，其中m可消去，故不需要用天平故选A、B、D.(2)打点计时器安装时，两限位孔必须在同一竖直线上，这样才能使重物在自由下落时，受到的阻力较小，开始记录时，应先接通电源，然后释放纸带，让重物带着纸带一同落下(3)产生系统误差的原因主要是纸带通过打点计时器时受到摩擦阻力，导致重物获得
4、的动能小于它减少的重力势能，为减小误差，重物应选质量和密度较大、体积较小的(4)描绘出来的v2h图线是一条通过坐标原点的倾斜直线，它的斜率等于重力加速度【考点】“验证机械能守恒定律”基本原理的综合考查【题点】“验证机械能守恒定律”基本原理的综合考查3在做“验证自由落体运动中的机械能守恒定律”实验中：(1)下列仪器需要用到的是()(2)在进行实验时，下列说法正确的是()A应用手托住重物由静止释放B纸带与重物相连端的点迹较密C可以取连续的几个点为计数点D应用手接住下落的重物，以免造成实验仪器损坏(3)如图1所示为实验时打出的一条纸带，则A的速度大小为_m/s(保留3位有效数字)图1答案(1)CE(
5、2)BC(3)1.36(1.351.39均可)解析(1)根据实验原理：mghmv2即ghv2，要用打点计时器测量瞬时速度和下落高度，所以需要打点计时器和重物，重物要用重锤，而不是砝码，故C、E正确(2)实验开始时要使纸带处于竖直状态，用手或者夹子固定纸带上端，然后静止释放，故A错误；由于纸带从上往下运动，所以打点从靠近重物一端开始，故B正确；可以取连续的几个点为计数点，故C正确；为避免造成实验仪器损坏，应在地上垫上海绵或塑料，故D错误(3)根据A点的速度等于与A点相邻的两点间的平均速度，即vA102 m/s1.36 m/s.4某实验小组做“验证机械能守恒定律”实验(1)除带夹子的重物、纸带、铁
6、架台(含铁夹)、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的两种器材是()A交流电源 B刻度尺 C天平(含砝码)(2)实验中，先接通电源，再释放重物，得到如图2所示的一条纸带在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC.已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T.设重物的质量为m.从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能变化量Ep_，动能变化量Ek_.图2(3)大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是()A利用公式vgt计算重物速度B利用公式v计算重物速度C存在空气阻力和摩擦阻力的影响D没有采用多次实验取平均
7、值的方法答案(1)AB(2)mghB(3)C5.利用如图3所示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，下落过程中小铁球经过光电门B时，毫秒计时器(图中未画出)记录下小铁球的挡光时间t.实验前调整光电门位置，使小铁球下落过程中，小铁球球心垂直细激光束通过光电门，当地重力加速度为g.图3(1)为了验证小铁球下落过程中机械能是否守恒，还需要测量的物理量是_AA点距地面的高度HBA、B之间的距离hC小铁球从A到B的下落时间tABD小铁球的直径d(2)小铁球通过光电门时的瞬时速度v_；要验证小铁球下落过程中机械能是否守恒，只需验证等式_是否成立即可(用实验中测得物理量的符号表示
8、)答案(1)BD(2)h(或d22ght2)解析(1)根据实验原理可知，需要测量的是A点到光电门B的距离，故A错误，B正确利用小铁球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度，不需要测量下落时间，但需要知道挡光物体的尺寸，因此需要测量小铁球的直径，故C错误，D正确(2)利用小铁球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度，故v；根据机械能守恒的表达式有mghmv2，可得h(或d22ght2)，故只要验证h(或d22ght2)即可【考点】验证机械能守恒定律的拓展创新实验【题点】验证机械能守恒定律的拓展创新实验6.现利用如图4所示装置验证机械能守恒定律图中AB是固定的光滑斜面，斜面的倾角为30，1和2是固定在斜面
9、上适当位置的两个光电门，与它们连接的光电计时器都没有画出让滑块从斜面的顶端滑下，光电门1、2各自连接的光电计时器显示的挡光时间分别为5.00102 s、2.00102 s已知滑块质量为2.00 kg，滑块沿斜面方向的长度为5.00 cm，光电门1和2之间的距离为0.54 m，g取9.80 m/s2，取滑块经过光电门时的速度为其平均速度图4(1)滑块经过光电门1时的速度v1_ m/s，通过光电门2时的速度v2_ m/s.(2)滑块通过光电门1、2之间的动能增加量为_ J，重力势能的减少量为_ J.答案(1)1.002.50(2)5.255.29解析(1)v1 m/s1.00 m/sv2 m/s2
10、.50 m/s(2)动能增加量Ekmv22mv125.25 J.重力势能的减少量：Epmgssin 305.29 J.【考点】验证机械能守恒定律的拓展创新实验【题点】验证机械能守恒定律的拓展创新实验7.如图5所示，某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律频闪仪每隔0.05 s闪光一次，用毫米刻度尺测得相邻两个时刻小球上升的高度分别为h126.3 cm，h223.68 cm，h321.16 cm，h418.66 cm，h516.04 cm，该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表所示(当地重力加速度g9.80 m/s2，小球质量m0.10 kg)：图5时刻t2t3t4t5速度(m/s)4
11、.483.983.47(1)上面测量高度的五个数据中不符合有效数字读数要求的是_段，应记作_cm.(2)由频闪照片上的数据计算t2时刻小球的速度v2_ m/s.(计算结果保留三位有效数字)(3)从t2到t5时间内，重力势能增量Ep_ J，动能减少量Ek_ J(计算结果保留三位有效数字)(4)在误差允许的范围内，若Ep与Ek近似相等，从而验证了机械能守恒定律由上述计算所得Ep_Ek(选填“”“”或“”)，造成这种结果的主要原因是_答案(1)h126.30(2)5.00(3)0.6220.648(4)上升过程中有空气阻力做负功 (或受到空气阻力)解析(1)从题中可得测量工具是毫米刻度尺，所以h1在
12、有效数字读数要求上有错误，应记作26.30 cm.(2)匀变速直线运动过程中中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，所以有：v25.00 m/s.(3)根据重力做功和重力势能的关系有：Epmg(h2h3h4)0.622 JEkmv22mv520.648 J.(4)因上升过程中有空气阻力做负功，故EpEk【考点】验证机械能守恒定律的拓展创新实验【题点】验证机械能守恒定律的拓展创新实验8.用如图6所示实验装置验证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图7给出的是实验中获得的一条纸带：0是打下的第一个点
13、，每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出)，计数点间的距离如图7所示已知m150 g，m2150 g，电源频率为50 Hz，则：(结果保留两位有效数字)图6图7(1)在纸带上打下计数点5时的速度v_ m/s；(2)从打下第“0”点到打下第“5”点的过程中系统动能的增量Ek_ J，系统势能的减少量Ep_ J；(当地的重力加速度g取10 m/s2)(3)若某同学作出v2h图象如图8所示，则当地的重力加速度g_ m/s2.图8答案(1)2.4(2)0.580.60(3)9.7解析(1)在纸带上打下计数点5时的速度v m/s2.4 m/s.(2)从打下第“0”点到打下第“5”点的过程中系统动能的增量Ek(m1m2)v2(0.050.15)2.42 J0.58 J，系统势能的减少量Ep(m2m1)gh(0.150.05)10(38.4021.60)102 J0.60 J.(3)根据(m1m2)v2(m2m1)gh，可得v2h，由题图可知，则g9.7 m/s2.【考点】验证机械能守恒定律的拓展创新实验【题点】验证机械能守恒定律的拓展创新实验
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