（新课标）2017届高三物理一轮总复习 第5章 机械能 第5节 实验 探究功与速度变化的关系 实验 验证机械能守恒定律考点集训（必修2）.doc

第5节实验：探究功与速度变化的关系 实验：验证机械能守恒定律1某实验小组利用如图甲所示的装置探究功和动能变化的关系，他们将宽度为d的挡光片固定在小车上，用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与砝码盘相连，在水平桌面上的a、b两点各安装一个光电门，记录小车通过a、b时的遮光时间，小车中可以放置砝码(1)实验中木板略微倾斜，这样做目的是_a为了平衡小车所受到的摩擦力b为了增大小车下滑的加速度c可使得细线拉力对小车做的功等于合力对小车做的功d为了使释放小车后，小车能匀加速下滑(2)实验主要步骤如下：将小车停在c点，在砝码盘中放上砝码，小车在细线拉动下运动，记录此时小车及小车中砝码的质量之和为m，砝码盘和盘中砝码的总质量为m，小车通过a、b时的遮光时间分别为t1、t2，则小车通过a、b过程中动能的变化量e_(用字母m、t1、t2、d表示)在小车中增减砝码或在砝码盘中增减砝码，重复的操作如图乙所示，用游标卡尺测量挡光片的宽度d_mm.(3)若在本实验中木板保持水平而没有平衡摩擦力，假设小车与水平长木板之间的动摩擦因数为.利用上面的实验器材完成实验，保证小车质量不变，改变砝码盘中砝码的数量(取绳子拉力近似等于砝码盘及盘中砝码的总重力)，测得多组m、t1、t2的数据，并得到m与()2()2的关系图像如图丙所示已知图像在纵轴上的截距为b，直线pq的斜率为k，a、b两点的距离为s，挡光片的宽度为d，则_(用字母b、d、s、k、g表示)2像打点计时器一样，光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图1所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间气垫导轨是常用的一种实验仪器它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦某实验小组利用如图所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒实验前需要调整气垫导轨底座使之水平，用游标卡尺测得遮光条的宽度为d，实验时将滑块从图示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间t.(1)用游标卡尺测量小滑块的宽度d，游标卡尺示数如图3所示读出滑块的宽度d _cm.(2)在本次实验中还需要测量的物理量有：钩码的质量m、_和_(用文字说明并用相应的字母表示)(3)本实验通过比较_和_在实验误差允许的范围内相等(用测量的物理量符号表示)，从而验证了系统的机械能守恒3某兴趣小组准备探究“合外力做功和物体速度变化的关系”，实验前组员们提出了以下几种猜想：wv；wv2；w.为了验证猜想，他们设计了如图甲所示的实验装置pq为一块倾斜放置的木板，在q处固定一个速度传感器(用来测量物体每次通过q点的速度)在刚开始实验时，小刚同学提出“不需要测出物体质量，只要测出物体初始位置到速度传感器的距离l和读出速度传感器的读数v就行了”，大家经过讨论采纳了小刚的建议(1)请你说明小刚建议的理由：_；(2)让物体分别从不同高度无初速释放，测出物体初始位置到速度传感器的距离l1、l2、l3、l4，读出物体每次通过q点的速度v1、v2、v3、v4，并绘制了如图乙所示的lv图象若为了更直观地看出l和v的变化关系，他们下一步应该作出_；alv2图像bl图像cl图像 dl图像(3)实验中，木板与物体间摩擦力_(“会”或“不会”)影响探究的结果4dis是由传感器、数据采集器、计算机、实验教学软件构成的数字化实验系统某实验小组“用dis研究机械能守恒定律”的实验装置如图(a)所示实验时，将摆球(连同遮光片j)每次都从同一位置m下摆，传感器k分别固定在a、b、c、d采集数据，d点为摆球通过的最低点在一次实验中以图象方式采集数据并分析实验结果，所显示的图象如图(b)所示图象的横轴表示摆球距离d点的高度，纵轴表示摆球的重力势能ep、动能ek或机械能e(不计空气阻力)(1)图(b)中的图象表示摆球重力势能ep随摆球距离d点的高度h变化关系的图线是_(填“”、“”或“”)(2)摆球在摆动过程中，重力所做功的最大值为_j，摆球在距离d点的高度h0.1 m处的速率为_m/s(重力加速度取9.8 m/s2)(3)从图(b)中的图象可以得出本实验的结论是：_5某同学利用如图所示装置探究平抛运动中机械能是否守恒在斜槽轨道的末端安装一个光电门b，调节激光束与球心等高，斜槽末端水平地面上依次铺有白纸、复写纸，让小球从斜槽上固定位置a点无初速释放，通过光电门后落在地面的复写纸上，在白纸上留下打击印重复实验多次，测得小球通过光电门的平均时间为2.50 ms.(当地重力加速度g9.8 m/s2，计算结果保留三位有效数字)(1)用游标卡尺测得小球直径如图所示，则小球直径为d_cm，由此可知小球通过光电门的速度vb_m/s；(2)实验测得轨道离地面的高度h0.441 m，小球的平均落点p到轨道末端正下方o点的距离x0.591 m，则由平抛运动规律解得小球平抛的初速度v0_m/s；(3)在误差允许范围内，实验结果中小球通过光电门的速度vb与由平抛运动规律求解的平抛初速度v0满足_关系，就可以认为平抛运动过程中机械能是守恒的6某同学利用图示装置来研究机械能守恒问题，设计了如下实验a、b是质量均为m的小物块，c是质量为m的重物，a、b间由轻弹簧相连，a、c间由轻绳相连在物块b下放置一压力传感器，重物c下放置一速度传感器，压力传感器与速度传感器相连当压力传感器示数为零时，就触发速度传感器测定此时重物c的速度整个实验中弹簧均处于弹性限度内，重力加速度为g.实验操作如下：(1)开始时，系统在外力作用下保持静止，细绳拉直但张力为零现释放c，使其向下运动，当压力传感器示数为零时，触发速度传感器测出c的速度为v.(2)在实验中保持a，b质量不变，改变c的质量m，多次重复第(1)步该实验中，m和m大小关系必需满足m_m(选填“”)为便于研究速度v与质量m的关系，每次测重物的速度时，其已下降的高度应_(选填“相同”或“不同”)根据所测数据，为得到线性关系图线，应作出_(选填“v2m”、“v2”或“v2”)图线根据问的图线知，图线在纵轴上截距为b，则弹簧的劲度系数为_(用题给的已知量表示)7实验小组用如图所示的装置“探究功与物体速度变化的关系”，某同学分别取1条、2条、3条同样的橡皮筋进行第1次、第2次、第3次实验，每次每根橡皮筋拉伸的长度都保持一致，则每次橡皮筋对小车做的功记作w0、2w0、3w0.(1)下列说法正确的是_a为减小实验误差，长木板应水平放置b通过增加橡皮筋的条数可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加c小车在橡皮筋拉力作用下做匀加速直线运动，当橡皮筋恢复原长后小车做匀速运动d应选择纸带上点距均匀的一段计算小车的速度(2)某同学把每次橡皮筋对小车做的功记作w0、2w0、3w0，对每次打出的纸带进行处理，获得v，v2的数值记录在表格中.w0w02w03w04w05w06w0v/(ms1)01.01.41.72.02.22.4v2/(m2s2)011.9请你根据表中的数据作出wv、wv2图线由图线探究功与物体速度变化的关系是_8某同学把附有滑轮的长木板放在实验桌上，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速度变化的关系，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办法：_(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，造成这一情况的原因可能是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钩码匀加速运动，钩码重力大于细绳拉力9某同学在用质量为1 kg的重锤自由下落做“验证机械能守恒定律”实验时，打点计时器在与重锤相连的纸带上打出一系列点，不慎纸带的起始一段断去，只留下如图所示的一段，若以打b点时重物所在处为重力势能零点，则打a点时重物的机械能为_j，打b点时重物的机械能为_j(打点计时器所用低压电源频率为50 hz，g9.80 m/s2)第5节实验：探究功与速度变化的关系实验：验证机械能守恒定律【考点集训】1(1)ac(2)m()2()25.50(3)2(1)1.015(2)滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离s滑块的质量m(3)mgs(mm)()23