2019-2020学年新教材高中物理 课时跟踪训练（七）实验 验证机械能守恒定律 鲁科版必修第二册

1 课时跟踪训练 七 课时跟踪训练 七 实验 验证机械能守恒定律实验 验证机械能守恒定律 a 级 学考达标 1 2018 江苏学业水平测试 验证机械能守恒定律 的实验装置 如图所示 实验中发现重物减小的重力势能略大于增加的动能 其主要 原因是 a 未测量重物的质量 b 先接通电源 后释放纸带 c 使用的重物质量大 体积小 d 重物和纸带在下落时受到阻力 解析 选 d 由公式mgh mv2可知 与重物的质量无关 故 a 错误 本实验应先接通 1 2 电源 后释放纸带 对实验结果没有影响 故 b 错误 使用的重物质量大 体积小可以减 小实验误差 故 c 错误 重物和纸带在下落时受到阻力 部分机械能转化为内能 即减小 的重力势能一部分转化为内能 故 d 正确 2 多选 下列关于 验证机械能守恒定律 实验的实验误差与操作正误的说法中 正 确的是 a 重锤的质量称量不准会造成较大的误差 b 重锤选用质量大些 体积小些的 有利于减小误差 c 重锤选用质量小些 体积大些的 有利于减小误差 d 先松开纸带让重物下落 再让打点计时器工作 会造成较大差错 解析 选 bd 在 验证机械能守恒定律 实验中 我们只需比较gh与v2的值即可验 1 2 证机械能守恒定律是否成立 与重锤的质量无关 选项 a 错误 若重锤选用质量大些 体 积小些的 则在重锤下落过程中 空气阻力可忽略不计 有利于减小相对误差 选项 b 正 确 c 错误 先松开纸带再打点 此时纸带上打第一个点的初速度已不为零 即打第一个 点时已有了初动能 重锤动能的增量比重锤重力势能的减少量大 产生错误 选项 d 正确 3 做 验证机械能守恒定律 的实验 已有铁架台 铁夹 电源 纸带 打点计时器 还必须选取的器材是图中的 填字母 某同学在实验过程中 在重锤的正下方地面铺海绵 调整打点计时器的两个限位 孔连线为竖直 重复多次实验 以上操作可减小实验误差的是 填序号 2 解析 需要选取的器材是重锤和刻度尺 故选 b d 能减小实验误差的操作是 答案 bd 4 2019 浙江 6 月学考 在 验证机械能守恒定律 实验中 得到一条纸带 取连续 打出的点a b c d作为计数点 各点间的距离如图所示 若打点计时器所用电源频率为 50 hz 则打c点时纸带运动的速度为 m s 保留 3 位有效数字 解析 vc m s 2 39 m s 4 58 4 97 10 2 2 0 02 答案 2 39 5 2019 泉州高一检测 某同学用如图甲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g 9 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乙所示 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 计算结果保留三位有效数字 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 由匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于平均速度可知vb 由 hc ha 2t 电源频率为 50 hz 可知t 0 02 s 代入数据解得vb 3 90 m s 2 本实验是利用自由落体运动验证机械能守恒定律 只要在误差允许范围内 重物重 力势能的减少量等于其动能的增加量 即可验证机械能守恒定律 选b点分析 由于 mv 7 61m mghb 7 70m 故该同学的实验结果近似验证了机械能守恒定律 1 2b2 答案 1 3 90 2 验证了机械能守恒定律 依据为 7 61 m s 2 ghb 7 70 m s vb2 2 2 因为 mv mghb 近似验证了机械能守恒定律 1 2b2 3 b 级 选考提能 6 2019 威海高一检测 某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械 能守恒定律 频闪仪每隔 0 05 s 闪光一次 图中所标数据为实际距离 该 同学通过计算得到不同时刻的速度如下表所示 当地重力加速度取 9 8 m s2 小球质量m 0 2 kg 结果保留三位有效数字 时刻 t2t3t4t5 速度 m s 1 5 595 084 58 1 由频闪照片上的数据计算t5时刻小球的速度v5 m s 2 从t2到t5时间内 重力势能增加量 ep j 动能减少量 ek j 3 在误差允许的范围内 若 ep与 ek近似相等 从而验证了机械能守恒定律 由 上述计算得 ep ek 选填 或 造成这种结果的主要原因是 解析 1 在匀变速直线运动中 中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度 所以 有 v5 4 08 m s h4 h5 2t 2 根据重力做功和重力势能的关系有 ep mg h2 h3 h4 1 42 j 由表可知v2 5 59 m s ek mv mv 1 46 j 1 22 2 1 25 2 3 由于纸带和打点计时器的摩擦以及空气阻力的存在 导致动能减少量没有全部转化 为重力势能的增加量 因此 ep ek 答案 1 4 08 2 1 42 1 46 3 存在空气阻力 7 验证机械能守恒定律的实验常采用重锤自由下落的方法 1 应用公式mv2 mgh进行验证 对实验条件的要求是 为验证和 1 2 满足此要求 所选择的纸带头两点间的距离应接近 2 若实验中所用重锤的质量为m 1 kg 当地的重力加速度为 9 8 m s2 打点纸带如 图所示 o点到各计数点间的距离已在图中标出 打点时间间隔为 0 02 s 则打b点时 重锤的速度vb m s 重锤的动能ekb j 从开始下落起至b点重锤的重 力势能的减少量是 j 由此可得出的结论是 4 3 根据纸带上的数据算出相关各点的速度v 测算出下落距离h 则以v2为纵轴 1 2 以h为横轴画出的图像是选项图中的 解析 1 对实验条件的要求是初速度为零 根据自由落体运动规律 h gt2 t取 1 2 0 02 s g取 9 8 m s2 可计算得h 1 96 mm 2 mm 2 由匀变速直线运动规律可知vb m s 0 58 m s ekb hac 2t 31 2 7 9 10 3 2 0 02 mv 0 168 j epb mghob 0 172 j 在实验误差允许的范围内 重锤动能的增加量等 1 2b2 于