高考物理二轮复习 第六章 力学实验 夯基保分练（三）功能和动量实验

我带领班子成员及全体职工，积极参加县委、政府和农牧局组织的政治理论学习，同时认真学习业务知识，全面提高了自身素质，增强职工工作积极性，杜绝了纪律松散夯基保分练(三)功能和动量实验1.某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，将细绳一端拴在小车上，另一端绕过定滑轮，挂上适当的钩码，使小车在钩码的牵引下运动，以此定量探究绳拉力做功与小车动能变化的关系。此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块等。组装的实验装置如图所示。(1)若要完成该实验，必需的实验器材还有哪些_。(2)实验开始时，他先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行。他这样做的目的是下列的哪个_(填字母代号)。A避免小车在运动过程中发生抖动B可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰C可以保证小车最终能够实现匀速直线运动D可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力(3)平衡摩擦力后，当他用多个钩码牵引小车时，发现小车运动过快，致使打出的纸带上点数较少，难以选到合适的点计算小车速度。在保证所挂钩码数目不变的条件下，请你利用本实验的器材提出一个解决方法：_。(4)他将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功，经多次实验发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些。这一情况可能是下列哪些原因造成的_(填字母代号)。A在接通电源的同时释放了小车B小车释放时离打点计时器太近C阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉D钩码做匀加速运动，钩码重力大于细绳拉力解析：(1)实验要利用打点的纸带测速度，需要刻度尺，要分析动能的变化，必须要测出小车的质量，因此还需要天平。(2)实验中调节定滑轮高度，使细绳与木板平行，是为了在平衡摩擦力后使细绳的拉力等于小车所受的合力，D正确。(3)在所挂钩码个数不变的情况下，要减小小车运动的加速度，可以增大小车的质量，即可在小车上加适量的砝码(或钩码)。(4)如果用钩码重力做的功当作细绳拉力做的功，发现拉力做的功总比小车动能的增量大，原因可能是阻力未被完全平衡掉，因此拉力做功一部分用来增大小车动能，一部分用来克服阻力做功；也可能是钩码做加速运动，因此细绳的拉力小于钩码的重力，钩码的重力做的功大于细绳的拉力做的功，即大于小车动能的增量，C、D正确。答案：(1)刻度尺、天平(包括砝码)(2)D(3)可在小车上加适量的砝码(或钩码)(4)CD2(2017宁夏六盘山高中质检)某兴趣小组利用图甲所示实验装置，验证“合外力做功和动能变化的关系”。小车及车中砝码的质量为M，沙桶和沙的质量为m，小车的速度可由小车后面拉动的纸带经打点计时器打出的点计算得到。(1)对于本实验，下列说法正确的有()A应将木板的右端垫起，以平衡小车的摩擦力B每次改变小车的质量时，都要重新平衡摩擦力C用直尺测量细线的长度作为沙桶下落的高度D在小车运动过程中，对于M、m组成的系统，m的重力做正功(2)图乙是某次实验时得到的一条纸带，O点为静止开始释放沙桶纸带上打的第一个点，速度为0。相邻两个计数点之间的时间间隔为T，根据此纸带可得出小车通过计数点E时的速度vE_。(3)若用O、E两点来研究合外力做功和动能变化的关系，需要验证的关系式为_(用所测物理量的符号表示)。解析：(1)为了减少实验误差，必须使木板左端垫起一个合适的角度，以平衡摩擦力，以保证合外力等于细线的拉力，实验中不需要再次平衡摩擦力，故A正确，B错误；下落高度由纸带求出，不需要测量细线的长度，故C错误；在小车运动过程中，对于M、m组成的系统，m的重力做正功，故D正确。(2)根据匀变速直线运动的特点，E点的速度等于DF之间的平均速度，所以：vE。(3)从O到E之间重力势能减小：Epmgs5，动能增大：Ek(Mm)v，需要验证的是：mgs5(Mm)(s6s4)2。答案：(1)AD(2)(3)mgs5(Mm)(s6s4)23(2017黑龙江哈尔滨师大附中检测)某活动小组利用图甲所示的装置验证机械能守恒定律。钢球自由下落过程中，先后通过光电门A、B，计时装置测出钢球通过A、B的时间分别为tA、tB。用钢球通过光电门的平均速度表示钢球球心通过光电门的瞬时速度。测出两光电门的距离为h，当地的重力加速度为g。(1)按如图乙所示用游标卡尺测量钢球的直径为d，要验证机械能守恒，只要比较()Ad2与gh是否相等Bd2与2gh是否相等Cd2与gh是否相等Dd2与2gh是否相等(2)钢球通过光电门的平均速度_。(选填“”或“”)钢球球心通过光电门的瞬时速度，由此产生的误差_(选填“能”或“不能”)通过增加实验次数减小。解析：(1)用钢球通过光电门的平均速度表示钢球球心通过光电门的瞬时速度，有vA，vB，根据机械能守恒定律有：mghmvmv，解得mghmd2，只需比较d2与2gh是否相等即可验证机械能守恒。(2)根据匀变速直线运动规律得，钢球通过光电门的平均速度等于这个过程中中间时刻速度，所以钢球通过光电门的平均速度小于钢球球心通过光电门的瞬时速度，由此产生的误差是系统误差，不能通过增加实验的次数减小。答案：(1)D(2)m2；按照如图所示，安装好实验装置。将斜槽AB固定在桌边，使槽的末端点的切线水平，将一斜面BC连接在斜槽末端；先不放小球m2，让小球m1从斜槽顶端A处由静止开始滚下，记下小球在斜面上的落点位置。将小球m2放在斜槽前端边缘处，让小球m1仍从斜槽顶端A处静止开始滚下，使它们发生碰撞，记下小球m1和小球m2在斜面上的落点位置；用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜槽末端点B的距离。图中D、E、F点是该同学记下的小球在斜面上的几个落点位置，到B点的距离分别为LD、LE、LF。根据该同学的实验，回答下列问题：(1)在没有放m2时，让小球m1从斜槽顶端A处由静止开始滚下，m1的落点是图中的_点；(2)用测得的物理量来表示，只要满足关系式_，则说明碰撞中动量是守恒的；(3)用测得的物理量来表示，只要再满足关系式_，则说明两小球的碰撞是弹性碰撞。解析：(1)小球m1从斜槽顶端A处由静止开始滚下，m1的落点在图中的E点。(2)碰撞前，小球m1落在图中的E点，设其水平初速度为v1。小球m1和m2发生碰撞后，m1的落点在图中的D点，设其水平初速度为v1，m2的落点是图中的F点，设其水平初速度为v2。设斜面BC与水平面的倾角为，由平抛运动规律得：LDsin gt2，LDcos v1t，解得：v1 ，同理可解得：v1 ，v2 ，所以只要满足m1v1m1v1m2v2即：m1m1m2，则说明两球碰撞过程中动量守恒。(3)若两小球的碰撞是弹性碰撞，则碰撞前、后机械能没有损失，需要满足关系式m1vm1v12m2v，即m1LEm1LDm2LF。答案：(1)E(2)m1m1m2(3)m1LEm1LDm2LF6某同学利用电火花打点计时器和气垫导轨做验证动量守恒定律的实验。气垫导轨装置如图甲所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成。在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔，向导轨空腔内不断通入压缩空气，空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上，这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差。(1)下面是实验的主要步骤：安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；向气垫导轨通入压缩空气；把电火花打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带穿过打点计时器与弹射架并固定在滑块1的左侧，调节打点计时器的高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向；使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；把滑块2放在气垫导轨的中间；先_，然后_，让滑块带动纸带一起运动；取下纸带，重复步骤，选出理想的纸带如图乙所示；测得滑块1的质量为310 g，滑块2(包括橡皮泥)的质量为205 g。完善实验步骤的内容。(2)已知打点计时器每隔0.02 s打一个点，计算可知两滑块相互作用以前系统的总动量为_ kgm/s；两滑块相互作用以后系统的总动量为_ kgm/s(保留三位有效数字)。(3)试说明(2)中两结果不完全相等的主要原因是_。解析：(1)使用打点计时器时，先接通电源后释放纸带，所以先接通打点计时器的电源，后释放滑块1。(2)放开滑块1后，滑块1做匀速运动，跟滑块2发生碰撞后跟2一起做匀速运动，根据纸带的数据得碰撞前滑块1的动量为p1m1v10.310 kgm/s0.620 kgm/s，滑块2的动量为零，所以碰撞前的总动量为0.620 kgm/s；碰撞后滑块1、2速度相等，总动量为p(m1m2)v2(0.3100.205) kgm/s0.618 kgm/s。(3)结果不完全相等是因为纸带与打点计时器限位孔有摩擦。答案：(1)接通打点计时器的电源释放滑块1(2)0.6200.618(3)纸带与打点计时器限位孔有摩擦7(2017齐齐哈尔实验中学检测)在研究弹簧的弹性势能与弹簧长度改变量的关系的实验中，弹簧长度的改变量可以利用刻度尺直接测量得到，而弹性势能的大小只能通过物理原理来间接测量。现有两组同学分别按图甲(让钢球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放，使钢球沿水平方向射出桌面)和图乙(让滑块向左压缩弹簧一段距离后由静止释放，使滑块在气垫导轨上向右运动，通过相应的测量仪器可以测出滑块脱离弹簧后的速度)两种不同的测量方案进行测量。请写出图甲方案中弹性势能与小球质量及图中各量之间的关系Ep_；图乙方案中除了从仪器上得到滑块脱离弹簧后的速度外还要直接测量的量为_；两种方案的共同点都是将弹性势能的测量转化为对_的测量。解析：题图甲方案中，释放小球后，弹簧储存的弹