高考物理一轮复习 课时跟踪检测26 实验6 验证机械能守恒定律.doc

课时跟踪检测二十六实验6验证机械能守恒定律【基础过关】1(2017届黑龙江省哈师大附中高三月考)用如图所示实验装置验证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下图给出的是实验中获取的一条纸带：0是打下的第一个点，每相邻两个计数点间还有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，则：(g取10 m/s2，结果保留两位有效数字) (1)在纸带上打下计数点5时的速度v_ m/s.(2)在打点05过程中系统动能的增加量ek_ j，系统势能的减少量ep_j，由此得出的结论是_(3)若某同学作出的v2h图象如图所示，则当地的实际重力加速度g_m/s2.解析：(1)利用匀变速直线运动的推论v52.4 m/s.(2)系统动能的增量ekek50(m1m2)v0.58 j.系统重力势能减小量ep(m2m1)gh0.1100.600 0 j0.60 j在误差允许的范围内，m1、m2组成的系统机械能守恒(3)由于ekek50(m1m2)vep(m2m1)gh由于(m1m2)2(m2m1)所以得到v2h，所以v2h图象的斜率kg9.7 m/s2.答案：(1)2.4(2)0.58 0.60在误差允许的范围内，系统的机械能守恒(3)9.72(2016届陕西镇安中学月考)在验证机械能守恒的实验中，某同学利用图甲中器材进行实验，正确地完成实验操作后，得到一条点迹清晰的纸带，如图乙所示在实验数据处理中，某同学取a、b两点来验证实验已知打点计时器每隔0.02 s打一个点，g取9.8 m/s2，图中测量结果记录在下面的表格中项目x1/cma点瞬时速度/(ms1)x2/cmb点瞬时速度/(ms1)a、b两点间距离/cm数据3.920.9812.8050.00(1)观察纸带，可知连接重物的夹子应夹在纸带的_(填“左”或“右”)端；(2)将表格中未填项目填写完整；(3)若重物和夹子的总质量为0.6 kg，那么在a到b运动过程中，动能的增加量为_j，重力势能的减少量为_j.解析：(1)在相同的时间内速度小位移小，故夹子应夹在纸带的左端；(2)匀变速直线运动中某段时间内中间时刻的速度等于平均速度，故有：vb3.20 m/s；(3)增加的动能为ekmvmv2.78 j，减少的重力势能为epmghab2.94 j.答案：(1)左(2)3.20(3)2.782.94【提升过关】1(2017届甘肃定西通渭马营中学期末)如图甲所示，将打点计时器固定在铁架台上，用重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置可验证机械能守恒定律丙(1)已准备的器材有打点计时器(带导线)、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重物，此外还需要的器材是_(填字母)；a直流电源、天平及砝码b直流电源、毫米刻度尺c交流电源、天平及砝码d交流电源、毫米刻度尺(2)实验中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.某同学对实验得到的纸带，设计了以下四种测量方案，这些方案中合理的是_；a用刻度尺测出物体下落的高度h，由打点间隔数算出下落时间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，并通过计算得出高度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v(3)安装好实验装置，正确进行实验操作，从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图乙所示图中o点为打点起始点，且速度为零选取纸带上打出的连续点a、b、c、作出计数点，测出其中e、f、g点距起始点o的距离分别为h1、h2、h3.已知重物质量为m，当地重力加速度为g，计时器打点周期为t.为了验证此实验过程中机械能是否守恒，需要计算出从o点到f点的过程中，重物重力势能的减少量ep_，动能的增加量ek_(用题中所给字母表示)；(4)实验结果往往是重力势能的减少量略大于动能的增加量，关于这个误差下列说法正确的是_；a该误差属于偶然误差b该误差属于系统误差c可以通过多次测量取平均值的方法来减小该误差d可以通过减小空气阻力和摩擦阻力的影响来减小该误差(5)某同学在实验中发现重物增加的动能略小于重物减少的重力势能，于是深入研究阻力对本实验的影响若重物所受阻力为f，重物质量为m，重力加速度为g.他测出各计数点到起始点的距离h，并计算出各计数点的速度v，用实验测得的数据绘制出v2h图线，如图丙所示，图象是一条直线，此直线斜率k_(用题中字母表示)已知当地的重力加速度g9.8 m/s2，由图线求得重物下落时受到的阻力与重物所受重力的百分比为_(保留两位有效数字)解析：(1)打点计时器使用的是交流电源，实验中要测量距离，所以要刻度尺，根据机械能守恒定律可得mghmv2，质量可以约去，可以不测量，故选d；(2)本实验就是要验证表达式ghv2，所以用这一表达式算速度、算高度都是错误的，都相当于用机械能守恒验证机械能守恒，故a、b、c错误，d正确；(3)从o点到f点减少的势能为mgh2，增加的动能为ekmv2，根据平均速度等于中间时刻的速度，我们可以计算出f点的速度vf，所以ek；(4)重力势能的减小量略大于动能的增加量的原因是有阻力的存在，这种误差是由实验原理造成的，不是偶然误差，是系统误差，系统误差不能通过多次测量求平均值来减小，所以b、d正确；(5)实验上由于阻力作用，根据动能定理可得：(mgf)hmv2，化简可得v2h，所以v2h图象的斜率实际上为：k，所以1，由题图丙可得，k18.8，代入解得12.0%.答案：(1)d(2)d(3)mgh2(4)bd(5)2.0%2某同学用图(a)所示的实验装置验证机械能守恒定律已知打点计时器所用电源的频率为50 hz，当地重力加速度为g9.80 m/s2.实验中该同学得到的一条点迹清晰的完整纸带如图(b)所示纸带上的第一个点记为o，另选连续的三个点a、b、c进行测量，图中给出了这三个点到o点的距离ha、hb和hc的值回答下列问题：(计算结果保留3位有效数字)(1)打点计时器打b点时，重物速度的大小vb_m/s；(2)通过分析该同学测量的实验数据，他的实验结果是否验证了机械能守恒定律？简要说明分析的依据解析：(1)vb，代入数据计算可得vb3.90 m/s；(2)v7.61(m/s)2，ghb7.70(m/s)2，因为mvmghb，在误差允许范围内，验证了机械能守恒定律答案：(1)3.90(2)见解析3在利用重物下落验证机械能守恒定律的实验中：(1)产生误差的主要原因是_a重物下落的实际距离大于测量值b重物下落的实际距离小于测量值c重物的实际末速度v大于gtd重物的实际末速度v小于gt(2)甲、乙、丙三位同学分别得到a、b、c三条纸带，它们的前两个点间的距离分别是1.0 mm、1.9 mm,4.0 mm.那么一定存在操作错误的同学是_，错误的原因是_(3)有一条纸带，各点距a点的距离分别为d1，d2，d3，如图所示，各相邻点间的时间间隔为t，当地重力加速度为g.要用它来验证b和g两点处机械能是否守恒，可量得bg间的距离h_，b点的速度表达式为vb_，g点的速度表达式为vg_，若b点和g点的速度vb、vg和bg间的距离h均为已知量，则当_时，机械能守恒解析：(1)验证机械能守恒定律的实验中产生误差的主要原因是：存在空气阻力或者限位孔和纸带之间存在摩擦，使得加速度小于重力加速度，则实际末速度v小于gt，故d正确(2)当重物自由下落时，第一、二两点之间的距离为hgt22 mm，由此可知乙同学的纸带最为理想，丙同学所得出的纸带，开始两点之间的距离明显大于2 mm，这说明他在操作过程中开始打点时，纸带已经具有了速度，可能原因是先释放重物，后接通电源(或释放纸带时初速度不为零等)(3)由图可知bg间的距离hd6d1，根据匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于该段时间内的平均速度，得出b、g两点的瞬时速度大小分别为vb，vg.当动能的增加量等于势的减少量时，即mghmvmv，即2g(d6d1)vv时机械能守恒答案：(1)d(2)丙先释放重物，后接通电源(或释放纸带时初速度不为零等)(3)d6d12g(d6d1)4.用图示装置测量重锤的质量，在定滑轮两侧分别挂上重锤和n块质量均为m0的铁片，重锤下端贴一遮光片，铁架台上安装有光电门调整重锤的高度，使其从适当的位置由静止开始下落，读出遮光片通过光电门的挡光时间t0；从定滑轮左侧依次取下1块铁片放到右侧重锤上，让重锤每次都从同一位置由静止开始下落，计时器记录的挡光时间分别为t1、t2，.计算出t，t，.(1)挡光时间为t0时，重锤的加速度为a0.从左侧取下1块铁片置于右侧重锤上时，对应的挡光时间为ti，重锤的加速度为ai，则_.(结果用t0和ti表示)(2)作出i的图线是一条直线，直线的斜率为k，则重锤的质量m_.(3)若重锤的质量约为300 g，为使实验测量数据合理，铁片质量m0比较恰当的取值是_a1 g b5 gc40 g d100 g(4)请提出一条减小实验误差的建议：_.解析：(1)设遮光片的宽度为d，则重锤到达光电门的速度v.当挡光时间为t0时，重锤的速度v0当挡光时间为ti时，重锤的速度vi重锤在竖直方向做匀加速直线运动，则有2a0hv由解得.(2)