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自我小测（含解析）新人教版必修

在学生就要走出校门的时候，班级工作仍要坚持德育先行，继续重视对学生进行爱国主义教育、集体主义教育、行为规范等的教育，认真落实学校、学工处的各项工作要求实验：验证机械能守恒定律1某位同学做“验证机械能守恒定律”的实验，下列操作步骤中错误的是()A把打点计时器固定在铁架台上，用导线连接到低压交流电源上B将连有重锤的纸带穿过限位孔，将纸带和重锤提升到一定高度C先释放纸带，再接通电源D更换纸带，重复实验，根据记录处理数据2在“验证机械能守恒定律”的实验中，某同学依据纸带求得相关各点的瞬时速度，以及与此相对应的下落距离h，以v2为纵轴，以h为横轴，建立坐标系，描点后画出变化图线，从而验证机械能守恒定律，若所有操作均正确，则得到的v2h图象应是下图中的()3利用图示装置进行验证机械能守恒定律的实验时，需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h。某班同学利用实验得到的纸带，设计了以下四种测量方案，其中正确的是()A用刻度尺测出物体下落的高度h，并测出下落时间t，通过vgt计算出瞬时速度vB用刻度尺测出物体下落的高度h，并通过v计算出瞬时速度vC根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v，并通过h计算出高度hD用刻度尺测出物体下落的高度h，根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v04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，图中所标数据为实际距离，该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表(当地重力加速度取10 m/s2，小球质量m0.2 kg，结果保留三位有效数字)：时刻t2t3t4t5速度(m/s)5.595.084.58(1)由频闪照片上的数据计算t5时刻小球的速度v5_ m/s。(2)从t2到t5时间内，重力势能增加量Ep_ J，动能减小量Ek_ J。(3)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。由上述计算得Ep_Ek(选填“”“”或“”)，造成这种结果的主要原因是_。5为了测定一根轻弹簧压缩最短时能储存的弹性势能的大小，可以将弹簧固定在一带有凹槽轨道的一端，并将轨道固定在水平桌面边缘上，如图所示，用钢球将弹簧压缩至最短，最后突然释放，钢球将沿轨道飞出桌面，实验时(1)需要测定的物理量为_。(2)计算弹簧最短时弹性势能的关系式是Ep_。6用如图甲实验装置验证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。图乙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)，计数点间的距离如图所示。已知m150 g，m2150 g，打点计时器工作频率为50 Hz，则(g取10 m/s2，结果保留两位有效数字)：甲(1)在纸带上打下计数点5时的速度v_ m/s；(2)在打05的过程中系统动能的增量Ek_ J，系统势能的减少量Ep_ J，由此得出的结论是_。(3)若某同学作出v2h图象如图丙所示，则当地的重力加速度g_ m/s2。参考答案1解析：使用打点计时器的实验均需先接通电源且打点稳定时才能松开纸带。答案：C2解析：mv2mgh得v22gh，所以v2h，所画v2h图象是一通过原点的直线。答案：C3答案：D4解析：(1)v5 cm/s408 cm/s4.08 m/s。(2)由题给条件知：h25(26.6824.1621.66) cm72.5 cm0.725 m。Epmgh250.2100.725 J1.45 JEkmvmv0.2(5.5924.082) J1.46 J(3)由(2)中知EpEk，因为存在空气摩擦等原因，导致重力势能的增加量小于动能的减少量。答案：(1)4.08(2)1.451.46(3)原因见解析5解析：(1)需要测定的物理量有：钢球质量m、桌面高度h、钢球落点与飞出点的水平距离s。(2)弹簧最短时的弹性势能全部转化为钢球平抛时的初动能，Epmv，而根据平抛运动规律有：hgt2，sv0t得，v0，故Epmv。答案：(1)钢球质量m、桌面高度h、钢球落点与飞出点的水平距离s(2)6解析：(1)在纸带上打下计数点5时的速度大小为v102 m/s2.4 m/s(2)在打点05过程中系统动能的增量为Ekm1v2m2v20501032.42 J1501032.42 J00.58 J系统重力势能的减少量为Epm2gh05m1gh0515010310(38.4021.60)102 J5010310(38.4021.60)102 J0.60 J实验结果表明，在误差允许的范围内，m1、m2组成的系统重力势能的减少量等于动能的增加量，即系统的机械能守恒。(3)m1、m2组成的系统机械能守恒，则m2ghm1ghm2v2m1v20，整理得v2gh可见，重力加速度g大小等于h图象斜率的2倍，则g2 m/s29.7 m/s2。答案：(1)2.4(2)0.580.60在误差允许的范围内，m1、m2组成的系统机械能守恒(3)9.7配合各任