2017_2018学年高中物理第七章机械能守恒定律第九节实验：验证机械能守恒定律检测新人教版.docx

第九节 实验：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点较近处选择连续几个计数点(或计时点)，并计算出各点的速度值E测出各点到O点的距离，即得到重锤下落的高度F计算出mghn和mv，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)；更正情况是_，_，_，_解析：本实验的目的是要验证机械能守恒定律，即比较重锤在下落过程中重力势能的减少量Ep与动能的增加量Ek是否相等，如果操作不当或错误，就会增大重锤和纸带所受阻力，导致机械能损耗过大，无法达到实验目的为了保证实验成功和减少机械能损耗，在实验操作时应遵照注意事项，因此本题可对照实验注意事项和围绕减小误差方面进行考虑因本实验是通过比较重力势能的减少量Ep是否等于动能的增加量Ek来验证机械能守恒的，不需要知道动能的具体数值，因而不需要测出重物(含重锤和夹子)的质量，故步骤A是多余的有错误或不妥的步骤是B、C、D、F.原因和更正办法分别是：B中“让手尽量靠近”应改为“让重锤尽量靠近打点计时器”，因打点计时器开始工作应从与重锤靠近的纸带开始打点，不致留下过长的空白纸带，纸带也不宜过长，约40 cm即可C中应先接通电源，后松开纸带因为只有当打点计时器工作正常后再让重锤下落，才可保证打第一个点时重锤的初速度为零，并且使纸带上的第一个点是清晰的小点D中应将“距离O点较近处”改为“距离O点较远处”，因为所取的各计数点应尽量是重锤自由下落运动的真实记录，而打点计时器接通电源开始工作后不一定很快就能达到稳定状态，同时开始的几个点比较密集，会增加长度测量的误差F中应改为“ghn和v”，因本实验中是通过比较重锤的重力势能减少量mghn和动能增加量mv的大小来达到验证的目的，对于同一个研究对象(重锤)来说，质量是一定的，故只需比较ghn和v就能达到目的答案：见解析2某同学用图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律，其中打点计时器的电源为交流电源，可以使用的频率有220 Hz、30 Hz和40 Hz，打出纸带的一部分如图乙所示图甲图乙该同学在实验中没有记录交流电的频率f，需要用实验数据和其他条件进行推算(1)若从打出的纸带可判定重物匀加速下落，利用f和图乙中给出的物理量可以写出：在打点计时器打出B点时，重物下落的速度大小为_，打出C点时重物下落的速度大小为_，重物下落的加速度大小为_(2)已测得x18.89 cm，x29.50 cm，x310.10 cm；当重力加速度大小为9.80 m/s2，实验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的1%.由此推算出f为_Hz.解析：(1)根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度可得vB；vC；由速度公式vCvBaT可得a.(2)由牛顿第二定律，可得mg0.01mgma，所以a0.99g，结合(1)解出的加速度表达式，代入数据，可得f40 Hz.答案：(1)(2)403某同学利用如图所示装置验证机械能守恒定律.圆弧轨道竖直放置，轨道边缘标有表示圆心角的刻度，轨道最低点装有压力传感器现将小球置于轨道上刻度处由静止释放，当其通过最低位置时，读出压力传感器的示数F.已知当地重力加速度为g.(1)为验证小球在沿轨道下滑过程中机械能守恒，实验中还必须测量的物理量有_；A轨道的半径RB小球的质量mC每次小球释放点离地面的高度hD每次小球在轨道上运动的时间t(2)根据实验测得的物理量，写出小球在运动过程中机械能守恒应满足的关系式为F_；(3)写出一条提高实验精确度的建议_解析：(1)小球沿轨道下滑过程中，只有重力做功，重力势能转化为小球的动能，据机械能守恒定律，得mgR(1sin )mv2，在轨道最低位置处，据牛顿第二定律，得Fmgm，联立式，可得mgR(1sin )R(Fmg)，整理得mg(1sin )(Fmg)，由上式可知，要验证小球沿轨道下滑过程中机械能是否守恒，实验中还必须测量小球的质量，故B正确，A、C、D错误(2)由(1)问中式，可得F3mg2mgsin