【志鸿优化设计】高中物理 7.9 实验验证机械能守恒定律提分训练 新人教版必修2(1).doc

9.实验:验证机械能守恒定律一、选择题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:c二、非选择题2.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: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v=gt计算出瞬时速度v。b.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v。c.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h。d.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。以上方案中只有一种正确,正确的是。(填入相应的字母)答案:d3.“验证机械能守恒定律”的实验采用重锤自由下落的方法。(取g=10m/s2)(1)用公式mv2=mgh时,对纸带上起点的要求是初速度为,为达到此目的,所选择的纸带第一、二两点间距应接近。(2)若实验中所用重锤的质量m=1kg,打点纸带如甲图所示,打点时间间隔为0.02s,则记录b点时,重锤速度vb=,重锤的动能ekb=,从开始下落起至b点,重锤的重力势能减少量是,因此可得出的结论是。甲乙(3)根据纸带算出的相关各点的速度值,量出下落的距离,则以为纵轴,以h为横轴画出的图线应是乙图中的。解析:(1)初速度为0,所选第一、第二两点接近2mm。(2)vb=m/s=0.59m/sekb=10.592j=0.174jep=mghb=11017.610-3j=0.176j。(3)由mv2=mgh可得=ghh,故选项c正确。答案:(1)02mm(2)0.59m/s0.174j0.176j在实验误差允许的范围内,重锤动能的增加量等于势能的减少量(3)c4.如图所示,两个质量各为m1和m2的小物块a和b,分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端,已知m1m2,现要利用此装置验证机械能守恒定律。(1)若选定物块a从静止开始下落的过程中进行测量,则需要测量的物理量有。物块的质量m1、m2;物块a下落的距离及下落这段距离所用的时间;物块b下落的距离及下落这段距离所用的时间;绳子的长度。(2)为提高实验结果的准确程度,某小组同学对此实验提出以下建议:绳的质量要轻;在“轻质绳”的前提下,绳子越长越好;尽量保证物块只沿竖直方向运动,不要摇晃;两个物块的质量之差要尽可能小。以上建议中确实对提高准确程度有作用的是。(3)写出一条上面没有提到的对提高实验结果准确程度有益的建议:。解析:(1)通过连结在一起的a、b两物块验证机械能守恒定律,即验证系统的势能变化与动能变化是否相等,a、b连结在一起,a下降的距离一定等于b上升的距离;a、b的速度大小总是相等的,故不需要测量绳子的长度和b上升的距离及时间。(2)如果绳子质量不能忽略,则a、b组成的系统势能将有一部分转化为绳子的动能,从而为验证机械能守恒定律带来误差;若物块摇摆,则两物块的速度有差别,为减小系统的动能带来误差;绳子长度和两个物块质量差应适当。(3)多次取平均值可减少测量误差,绳子伸长量尽量小,可减少测量的高度的准确度。答案:(1)(2)(3)例如:“对同一高度进行多次测量取平均值”,“选取受力后相对伸长尽量小的绳子”等等。5.如图所示装置可用来验证机械能守恒定律。摆锤a拴在长l的轻绳一端,另一端固定在o点,在a上放一个小铁片,现将摆锤拉起,使绳偏离竖直方向成角时由静止开始释放摆锤,当其到达最低位置时,受到竖直挡板p阻挡而停止运动,之后铁片将飞离摆锤而做平抛运动。(1)为了验证摆锤在运动中机械能守恒,必须求出摆锤在最低点时的速度。为了求出这一速度,实验中还应该测量的物理量是。(2)根据测得的物理量表示摆锤在最低点的速度v0=。(3)根据已知的和测得的物理量,写出摆锤在运动中机械能守恒的关系式。解析:(1)要想求出摆锤在最低点的速度,需求出铁片做平抛运动水平方向的分速度v0,因为二者是相等的。所以实验中还应该测量的物理量有摆锤a最低点离地面的竖直高度h和铁片平抛的水平位移x。(2)根据物体做平抛运动的位移规律x=v0t和h=gt2,解得v0=x。(3)摆锤a从最