优化方案高中物理 第七章 机械能守恒定律 第九节 实验 验证机械能守恒定律知能优化演练 新人教版必修2.doc

第九节 实验 验证机械能守恒定律学生用书p891(2015济宁高一检测)在“验证机械能守恒定律”的实验中，下列说法中正确的是()a要用天平称量重物质量b选用重物时，同样大小、形状的重物应选重一点的比较好c要选用第1、2两点距离接近2 mm的纸带d实验时，当松开纸带让重物下落的同时，立即接通电源解析：选bc.该实验不需要测重物的质量，a错误为了减小由于空气阻力带来的实验误差，应选用密度较大的重物，b正确为使打第1个点时的速度为零，实验时应先接通电源，让打点计时器打点后再释放重物，选取第1、2点间的距离约为2 mm的纸带，c正确，d错误2(2015邢台高一检测)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，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v解析：选d.验证机械能守恒定律，计算速度v不能用vgt求解，因为采用此公式就已经默认物体的加速度为g，故a错；而v和h实际上均可由机械能守恒定律推导得出，故b、c均错只能根据纸带用平均速度法求某时刻的瞬时速度，故d正确3(2015黄冈高一检测)为验证在自由落体过程中物体的机械能是守恒的，某同学利用实验系统设计了一个实验，实验装置如图所示，图中a、b两点分别固定了两个速度传感器，速度传感器可以测出运动物体的瞬时速度在实验中测得一物体自由下落经过a点时的速度是v1，经过b点时的速度是v2，为了证明物体经过a、b两点时的机械能相等，这位同学又设计了以下几个步骤，你认为其中不必要或者错误的是()a用天平测出物体的质量b测出a、b两点间的竖直距离c利用mvmv算出物体从a点运动到b点的过程中动能的变化量d验证vv与2gh是否相等解析：选ac.物体重力势能减少量为mgh，动能增加量为mvmv，计算gh和vv，如果在实验误差允许的范围内ghvv，则机械能守恒定律得到验证综上应选a、c.4(2015金陵中学高一检测)某同学做验证机械能守恒定律实验时，不慎将一条挑选出的纸带一部分损坏，损坏的是前端部分剩下的一段纸带上各相邻点间的距离已测出标在图中，单位是cm.已知打点计时器工作频率为50 hz，重力加速度g取9.8 m/s2，重物质量为m.(1)重物在2点的速度v2_，在5点的速度v5_，此过程中动能增加量ek_，重力势能减少量ep_.(2)比较得ek_ep(填“大于”、“等于”或“小于”)，原因是_由以上可得出实验结论_(3)根据实验判断下列图象正确的是(其中ek表示物体动能的变化，h表示物体下落的高度)()解析：(1)根据匀变速直线运动的规律，可以求出重物在2点的速度v2 m/s1.50 m/s和重物在5点的速度v5m/s2.075 m/s，所以动能增加量为ekmvmv1.03m j，我们选5点为重力势能参考点，则重力势能减少量为epmgh25m9.8(3.23.64.0)102 j1.06m j.(2)显然ekep，原因是实验中重物要克服阻力做功由以上可得出实验结论为：在误差允许的范围内，机械能守恒(3)物体机械能守恒，应有物体减少的重力势能转化为增加的动能，即ekmgh，可见物体增加的动能与下落的距离成正比，选项c正确答案：(1)1.50 m/s2.075 m/s1.03m j1.06m j (2)小于实验中重物要克服阻力做功在误差允许的范围内，机械能守恒(3)c5(2015广州高一检测)某同学利用重物自由下落来“验证机械能守恒定律”的实验装置如图甲所示(1)请指出实验装置中存在的明显错误：_.(2)进行实验时，为保证重物下落时初速度为零，应_(选填“a”或“b”)a先接通电源，再释放纸带b先释放纸带，再接通电源(3)根据打出的纸带，选取纸带上连续打出的1、2、3、4四个点如图乙所示已测出点1、2、3、4到打出的第一个点o的距离分别为h1、h2、h3、h4，打点计时器的打点周期为t.若代入所测数据能满足表达式gh3_，则可验证重物下落过程机械能守恒(用题目中已测出的物理量表示)解析：(1)从图甲中的实验装置中发现，打点计时器接在了“直流”电源上，打点计时器的工作电源是“低压交流电源”因此，明显的错误是打点计时器不能接在“直流电源”上(2)为了使纸带上打下的第1个点是速度为零的初始点，应该先接通电源，让打点计时器正常工作后，再释放纸带若先释放纸带，再接通电源，当打点计时器打点时，纸带已经下落，打下的第1个点的速度不为零因此，为保证重物下落的初速度为零，应先接通电源，再释放纸带(3)根据实验原理，只要验证ghnv即可验证机械能守恒定律因此需求解v3.根据匀变速直线运动规律关系式可得，v3，则有v2，故只要验证gh3成立，就可验证重物下落过程中机械能守恒答案：(1)打点计时器不能接“直流电源”(或打点计时器应接“交流电源”)(2)a(3)(h4h2)26.(2015石家庄质检)在“验证机械能守恒定律”实验中，某研究小组采用了如图所示的实验装置，实验的主要步骤是：在一根不可伸长的细线一端系一金属小球，另一端固定于o点，记下小球静止时球心的位置o，在o位置放置一个光电门，现将小球拉至球心距o高度为h处由静止释放，记下小球通过光电门时的挡光时间t.该同学测出一组数据：高度h0.2 m，挡光时间t0.005 2 s，设小球质量为m，小球直径d1.02 cm，g9.8 m/s2.计算小球重力势能的减少量ep_j，动能的增加量ek_j，得出的结论：_，分析误差产生的原因是_解析：小球重力势能的减少量epmghm9.80.2 j1.96m j，动能的增加量ekm21.92m j，在误差允许范围内，动能的增加量与重力势能的减少量相等，所以在误差允许范围内机械能守恒由于存在空气摩擦阻力，则小球的实际速度小于理论速度，则导致动能略小于重力势能，所以产生误差的原因为空气对球有摩擦阻力作用答案：1.96m1.92m在误差允许的范围内机械能守恒空气对球有摩擦阻力7某同学利用下述装置对轻质弹簧的弹性势能进行探究：一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一小球接触而不固连；弹簧处于原长时，小球恰好在桌面边缘，如图甲所示向左推小球，使弹簧压缩一段距离后由静止释放；小球离开桌面后落到水平地面通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能回答下列问题：甲乙(1)本实验中可认为，弹簧被压缩后的弹性势能ep与小球抛出时的动能ek相等已知重力加速度大小为g.为求得ek，至少需要测量下列物理量中的_(填正确答案标号)a小球的质量mb小球抛出点到落地点的水平距离sc桌面到地面的高度hd弹簧的压缩量xe弹簧原长l0(2)用所选取的测量量和已知量表示ek，得ek_.(3)图乙中的直线是实验测量得到的sx图线从理论上可推出，如果h不变，m增加，sx图线的斜率会_(填“增大”、“减小”或“不变”)；如果m不变，h增加，sx图线的斜率会_(填“增大”、“减小”或“不变”)由图乙中给出的直线关系和ek的表达式可知，ep与x的_次方成正比解析：(1)小球抛出时的动能ekmv，要求得v0需利用平抛知识，sv0t，hgt2.根据s、h、g，求得v0s，因此，需测量小球质量m、桌面高度h及落地水平距离s.(2)小球抛出时的动能ekmv.(3)弹簧的弹性势能epekmv，即s2，根据题给的直线关系可知，s与x成正比，而ep与s2成正比，故ep应与x的2次方成正比，则s2x，sx图线的斜率正比于 ，如果h不变，m增加，sx图线的斜率将会减小；如果m不变，h增加，则sx图线的斜率会增大答案：(1)abc(2)(3)减小增大28.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进行测量，则需测量的物理量有_(在横线上填入选项前的编号)物块的质量m1和m2；物块a下落的距离及下落这段距离所用的时间；物块b上升的距离及上升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_(在横线上填入选项前的编号)(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)通过连接在一起的a、b两物体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连接在一起，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上升的距离及时间所以选或.(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