粤教版必修2 验证机械能守恒定律 第1课时 作业.docx

第五节验证机械能守恒定律1(实验器材及误差分析)如图为验证机械能守恒定律的实验装置示意图现有的器材为：带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤回答下列问题：(1)为完成此实验，除了所给的器材，还需要的器材有_(填入正确选项前的字母)a米尺b秒表c低压直流电源d低压交流电源(2)实验中产生误差的原因有：_(写出两个原因即可)(3)实验中由于打点计时器两限位孔不在同一竖直线上，使纸带通过时受到较大阻力，这样将造成_a不清楚 bmghmv2cmghmv2，选项b正确2(数据处理)用落体法验证机械能守恒定律的实验中：(1)运用公式mgh对实验条件的要求是_，打点计时器打点的时间间隔为0.02 s，则所选择的纸带第1、2两点间的距离应接近_(2)若实验中所用重物的质量m1 kg，打点纸带如图7所示，打点时间间隔为0.02 s，则记录b点时，重物的速度vb_，重物的动能ekb_，从开始下落起至b点时重物的重力势能减少量是_，由此可得出的结论是_(g9.8 m/s2，结果保留三位有效数字)答案(1)重物从静止开始自由下落2 mm(2)0.585 m/s0.171 j0.172 j在实验误差允许范围内重物的机械能守恒解析(1)重物自由下落时，在最初0.02 s内的位移应为hgt29.8(0.02)2 m2 mm.(2)vb m/s0.585 m/s，此时重物的动能为ekbmvb21(0.585)2 j0.171 j，重物的重力势能减少量为epbmgh19.817.6103 j0.172 j，故在实验误差允许范围内重物的机械能守恒【考点】验证机械能守恒定律的数据处理和误差分析【题点】验证机械能守恒定律的数据处理和误差分析3.(实验原理及误差分析)如图8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图8(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_(填序号)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：软绳的质量要轻；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度有作用的是_(填序号)(3)写出一条上面没有提到的对提高实验结果准确度有益的建议：_.答案(1)或(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量尽量小的绳”“尽量减小滑轮的质量”“对滑轮转动轴进行润滑”等等(任选一个即可)4.在利用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中，电源的频率为50 hz，依次打出的点为0、1、2、3、4、n，则：(1)如用第2点到第6点之间的纸带来验证，必须直接测量的物理量为_、_、_，必须计算出的物理量为_、_，验证的表达式为_(2)下列实验步骤操作合理的排列顺序是_(填写步骤前面的字母)a将打点计时器竖直安装在铁架台上b先接通电源，再松开纸带，让重物自由下落c取下纸带，更换新纸带(或将纸带翻个面)重新做实验d将重物固定在纸带的一端，让纸带穿过打点计时器，用手提着纸带e选择一条纸带，用刻度尺测出物体下落的高度h1、h2、h3、hn，计算出对应的瞬时速度v1、v2、v3、vn.f分别算出mv n2和mghn，在实验误差范围内看是否相等答案(1)第2点到第6点之间的距离h26第1点到第3点之间的距离h13第5点到第7点之间的距离h57第2点的瞬时速度v2第6点的瞬时速度v6mgh26mv62mv22(2)adbcef解析(1)要验证从第2点到第6点之间的纸带对应重物的运动过程中机械能守恒，应测出第2点到第6点的距离h26，要计算第2点和第6点的速度v2和v6，必须测出第1点到第3点之间的距离h13和第5点到第7点之间的距离h57，机械能守恒的表达式为mgh26mv62mv22.5.(多选)用自由落体法验证机械能守恒定律，就是看mvn2是否等于mghn(n为计数点的编号)下列说法中正确的是()a打点计时器打第一个点0时，重物的速度应为零bhn是计数点n到起始点0的距离c必须测量重物的质量d用vngtn计算vn时，tn(n1)t(t为打点周期)答案ab解析本实验的原理是利用重物的自由落体运动来验证机械能守恒定律因此打点计时器打第一个点时，重物运动的速度应为零，a正确；hn与vn分别表示打第n个点时重物下落的高度和对应的瞬时速度，b正确；本实验中，不需要测量重物的质量，因为公式mghmv2的两边都有m，故只要ghv2成立，mghmv2就成立，机械能守恒定律也就被验证了，c错误；实验中应用公式vn来计算vn，d错误6.某实验小组“用落体法验证机械能守恒定律”，实验装置如图4甲所示实验中测出重物自由下落的高度h及对应的瞬时速度v，计算出重物减少的重力势能mgh和增加的动能mv2，然后进行比较，如果两者相等或近似相等，即可验证重物自由下落过程中机械能守恒请根据实验原理和步骤完成下列问题：图4(1)关于上述实验，下列说法中正确的是_a重物最好选择密度较小的木块b重物的质量可以不测量c实验中应先接通电源，后释放纸带d可以利用公式v来求解瞬时速度(2)如图乙是该实验小组打出的一条点迹清晰的纸带，纸带上的o点是起始点，选取纸带上连续的点a、b、c、d、e、f作为计数点，并测出各计数点到o点的距离依次为27.94 cm、32.78 cm、38.02 cm、43.65 cm、49.66 cm、56.07 cm.已知打点计时器所用的电源是50 hz的交流电，重物的质量为0.5 kg，则从计时器打下点o到打下点d的过程中，重物减小的重力势能ep_ j；重物增加的动能ek_ j，两者不完全相等的原因可能是_(重力加速度g取9.8 m/s2，计算结果保留三位有效数字)(3)实验小组的同学又正确计算出图乙中打下计数点a、b、c、d、e、f各点的瞬时速度v，以各计数点到a点的距离h为横轴，v2为纵轴作出图象，如图丙所示，根据作出的图线，能粗略验证自由下落的物体机械能守恒的依据是_答案(1)bc(2)2.142.12重物下落过程中受到阻力作用(3)图象的斜率等于19.52 m/s2，约为重力加速度g的两倍，故能验证解析(1)重物最好选择密度较大的铁块，受到的阻力较小，故a错误本题是以自由落体运动为例来验证机械能守恒定律，需要验证的方程是mghmv2，因为我们是比较mgh、mv2的大小关系，故m可约去，不需要用天平测量重物的质量，操作时应先接通电源，再释放纸带，故b、c正确不能利用公式v来求解瞬时速度，否则体现不了实验验证，却变成了理论推导，故d错误(2)重力势能减小量epmgh0.59.80.436 5 j2.14 j利用匀变速直线运动的推论：vd m/s2.91 m/s，ekdmvd20.52.912 j2.12 j，动能增加量ekekd02.12 j由于存在阻力作用，所以减小的重力势能大于动能的增加(3)根据表达式mghmv2，则有v22gh；当图象的斜率为重力加速度的2倍时，即可验证机械能守恒，而图象的斜率k m/s219.52 m/s2，因此能粗略验证自由下落的物体机械能守恒7.某同学研究小球摆动过程中机械能守恒，他用的dis的装置如图5(a)所示，在实验中，选择以图象方式显示实验的结果，所显示的dis图象如图(b)所示，图象的横轴表示小球距d点的高度h，纵横表示摆球的重力势能ep、动能ek或机械能e.图5(1)在图(b)中，表示小球的动能ek随小球距d点的高度h变化关系的图线是_(2)根据图(b)所示的实验图象，可以得出的结论是_.答案(1)丙(2)在误差允许范围内，只有重力做功时，物体的机械能守恒解析(1)小球在摆动过程中只有重力对小球做功，小球的机械