12 第六部分 机械能守恒定律实验：验证机械能守恒定律—【新教材】人教版（2019）高一物理暑假复习专题检测

1、第六部分：机械能守恒定律三、实验：验证机械能守恒定律一、实验原理与操作例1.用如图实甲所示的装置“验证机械能守恒定律”。(1)下列物理量需要测量的是_，通过计算得到的是_(填写代号)。A重锤质量 B重力加速度C重锤下落的高度 D与下落高度对应的重锤的瞬时速度(2)设重锤质量为m、打点计时器的打点周期为T、重力加速度为g。图乙是实验得到的一条纸带，A、B、C、D、E为相邻的连续点。根据测得的s1、s2、s3、s4写出重锤由B点到D点势能减少量的表达式_，动能增加量的表达式_。二、数据处理与误差分析例2.“验证机械能守恒定律”的实验装置如图实64所示采用重物自由下落的方法：(1)已知打点计时器所用

2、电源的频率为50 Hz，当地的重力加速度g9.80 m/s2，所用重物的质量为200 g。实验中选取一条符合实验要求的纸带如图实65所示，O为纸带下落的起始点，A、B、C为纸带上选取的三个连续点。计算B点瞬时速度时，甲同学用vB22gxOB，乙同学用vB，其中所选方法正确的是_(选填“甲”或“乙”)同学；根据以上数据，可知重物由O运动到B点时动能的增加量等于_ J，重力势能减少量等于_ J(计算结果均保留3位有效数字)。(2)实验中，发现重物减少的势能总是大于重物增加的动能，造成这种现象的主要原因是_。对应练习1.某课外活动小组用竖直上抛运动验证机械能守恒定律(1)图乙所示弹射装置将小球竖直向

3、上抛出，先后通过光电门A、B，计时装置测出小球通过A的时间为2.55103 s，小球通过B的时间为5.15103 s，由此可知小球通过光电门A、B时的速度分别为vA、vB，其中vA m/s(保留两位有效数字)(2)用刻度尺测出光电门A、B间的距离h，已知当地的重力加速度为g，只需比较 和 是否相等，就可以验证机械能是否守恒(用题目中给出的物理量符号表示)2.利用如图装置做“验证机械能守恒定律”的实验(1)为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的_.A动能变化量与势能变化量 B速度变化量和势能变化量C速度变化量和高度变化量(2)除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、电磁打点计时

4、器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的两种器材是_.A交流电源 B刻度尺C天平(含砝码)(3)实验中，先接通电源，再释放重物，得到如图所示的一条纸带在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T.设重物的质量为m.从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能变化量EP_，动能变化量Ek_.(4)大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是_.A利用公式vgt计算重物速度 B利用公式v计算重物速度C存在空气阻力和摩擦阻力的影响 D没有采用多次实验取平均值的方法3.如图甲所示为验证机械能

5、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、打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、天平回答下列问题(1)为完成此实验，除了所给的器材，还需要的器材是 A刻度尺 B秒表 C多用电表 D交流电源(2)下面列举了该实验的几个操作步骤中，其中操作不当的步骤是 A用天平测出重锤的质量 B按照图示的装置安装器件C先释放纸带，后接通电源 D测量纸带上某些点间的距离(3)利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值根据打出的纸带，选取纸带上连续的五个点A、B、C、D、E，测出各点之间的距离如图乙所示使用交流电的频率为f，则计算重锤下落的加速度的表达式a (用x1、x2、x3、x4及f表示)4.(2017

6、天津卷)如图所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律(1)对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是_.A重物选用质量和密度较大的金属锤 B两限位孔在同一竖直面内上下对正C精确测量出重物的质量 D用手托稳重物，接通电源后，撤手释放重物(2)某实验小组利用上述装置将打点计时器接到50 Hz的交流电源上，按正确操作得到了一条完整的纸带，由于纸带较长，图中有部分未画出，如图所示纸带上各点是打点计时器打出的计时点，其中O点为纸带上打出的第一个点重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出，利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有_.AOA、

7、AD和EG的长度 BOC、BC和CD的长度CBD、CF和EG的长度 DAC、BD和EG的长度5(1)关于“验证机械能守恒定律”的实验中，以下说法中正确的是 A实验时需要称出重物的质量B实验中摩擦是不可避免的，因此纸带越短越好，因为纸带越短，克服摩擦做的功就少，误差就小C纸带上打下的第1、2点间距超过2 mm，则无论怎样处理数据，实验误差都会很大D实验处理数据时，可直接利用打下的实际点迹，而不必采用“计数点”的方法(2)若正确的操作完成实验，正确的选出纸带进行测量，量得连续三点A、B、C到第一个点O的距离如图所示(相邻计数点时间间隔为0.02 s)，当地重力加速度的值为9.8 m/s2，那么(结

8、果均保留两位有效数字)纸带的 端与重物相连打下计数点B时，重物的速度vB m /s.在从起点O到打下计数点B的过程中，测得重物重力势能的减少量Ep略大于动能的增加量Ek，这是因为 6.如图甲所示是用“落体法”验证机械能守恒定律的实验装置(g取9.80 m/s2)(1)选出一条纸带如图乙所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点，A、B、C为三个计数点，打点计时器通以频率为50 Hz的交变电流用分度值为1 mm的刻度尺测得OA12.41 cm，OB18.90 cm，OC27.06 cm，在计数点A和B、B和C之间还各有一个点，重锤的质量为1.00 kg.甲同学根据以上数据算出：当打点计时器打到B点

9、时重锤的重力势能比开始下落时减少了_ J；此时重锤的速度vB_ m/s，此时重锤的动能比开始下落时增加了_ J(结果均保留三位有效数字)(2)某同学利用他自己实验时打出的纸带，测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h，算出了各计数点对应的速度v，然后以h为横轴、以v2为纵轴作出了如图丙所示的图线图线的斜率近似等于_.A19.6 B9.8 C4.90图线未过原点O的原因是_7.用如图甲所示的实验装置，验证m1、m2组成的系统机械能守恒m2从高处由静止开始下落，m1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律图乙给出的是实验中获取的一条纸带；0是打下的第一个点，每相邻两个计数点间还有4个打点(图中未标出)，相邻计数点间的距离如图乙所示已知m150 g、m2150 g，g9.8 m/s2，打点计时器接50 Hz电源，则(结果均保留两位有效数字)(1)在纸带上打下计数点4时的速度v_ m/s.(2)在04过程中系统动能的增量Ek_J，系统势能的减少量Ep_J.例1答案：(1)CD(2)mg(s3s1)例2.答案(1)乙0.3690.376(2)克服空气对重物和打点计时器对纸带的阻力做功1【答案】(1)4.0(2)gh 2.【答案】(1)A(2)AB(3)mghB