教科版物理必修2 第四章 第5节机械能守恒定律4 实验：验证机械能守恒定律（同步练习）

1、.答题时间：30分钟1. 关于“验证机械能守恒定律的实验中，以下说法正确的选项是A. 实验中摩擦是不可防止的，因此纸带越短越好，因为纸带越短，抑制摩擦力做的功就越少，误差就越小B. 实验时需称出重物的质量C. 纸带上第1、2两点的间距假设不接近2 mm，那么无论怎样处理实验数据，实验误差都一定较大D. 处理打点的纸带时，可以直接利用打点计时器打出的实际点迹，而不必采用“计数点的方法2. “验证机械能守恒定律的实验装置可以采用如图所示的甲或乙方案来进展。1比较这两种方案，_填“甲或“乙方案好些。2某同学开场实验时情形如图丙所示，接通电源释放纸带。请指出该同学在实验操作中存在的两处明显错误或不当的

2、地方：_；_.3该实验中得到一条纸带，且测得每两个计数点间的间隔 如图丁所示。相邻两个计数点之间的时间间隔T0.1s，那么物体运动的加速度a_；该纸带是采用_填“甲或“乙实验方案得到的。3. 在“验证机械能守恒定律的实验中，电磁打点计时器所用的电源的频率为50 Hz，查得当地的重力加速度g9.80 m/s2，测得所用的重物质量为1.00 kg。实验中得到一条点迹明晰的纸带如下图，把第一个点记作O，另选连续的四个点A、B、C、D作为测量的点，经测量知道A、B、C、D各点到O点的间隔 分别为62.99 cm、70.18 cm、77.76 cm、85.73 cm。1根据以上数据，可知重物由O点运动到

3、C点，重力势能的减少量等于_ J，动能的增加量等于_ J。结果取三位有效数字2根据以上数据，可知重物下落时的实际加速度a_ m/s2，a_ g填“大于或“小于，原因是_。4. 图甲是“验证机械能守恒定律的实验。小圆柱由一根不可伸长的轻绳拴住，轻绳另一端固定，将轻绳拉至程度后由静止释放。在最低点附近放置一组光电门，测出小圆柱运动到最低点的挡光时间t，再用游标卡尺测出小圆柱的直径d，如图乙所示，重力加速度为g。那么：1小圆柱的直径d_ cm。2测出悬点到小圆柱重心的间隔 l，假设等式gl_成立，那么说明小圆柱下摆过程中机械能守恒。3假设在悬点O安装一个拉力传感器大小不计，测出绳子上的拉力F，那么要

4、验证小圆柱在最低点的向心力公式还需要测量的物理量是_用文字和字母表示。假设等式F_成立，那么可验证小圆柱在最低点的向心力公式。5. 某实验小组利用如图1所示装置做“验证机械能守恒定律实验，图2是他们选择的一条较理想的纸带，O点是打点计时器打出的第一个点，计数点A、B、C、D、E、F是纸带上相邻的点。他们测出了各点与O点的间隔 h后做出了必要的计算，测量和计算的记录见下表计数点的速度用v表示。图1图2计数点ABCDEFhcm6.939.4712.415.7119.4123.49vm/s1.161.371.561.751.952.14v2m2/s21.351.882.433.064.054.581

5、测量某点与O点间隔 h的记录中，不合理的一组是_填写计数点名称。2计数点D、E、F与O点之间的间隔 分别用hD、hE、hF表示，打点计时器的打点周期用T表示，那么打下计数点E时纸带的速度vE_用字母表示，重物运动的加速度a_用字母表示。3该小组的同学在坐标纸上建立如下图坐标系，标出了各组测量数据的坐标点，并在坐标系中画出v2h图线。由图线可以判断计数点_的测量误差较大填写计数点名称，据图线得到重力加速度_m/s2保存三位有效数字。4以下判断中，正确的选项是A. 在误差允许的范围内，该实验小组到达了实验目的B. 该地的重力加速度比偏大C. 他们实验操作过程中是先释放纸带然后再闭合打点计时器开关D

6、. 实验过程中阻力引起的误差属于系统误差6. 某课外活动小组利用竖直上抛运动验证机械能守恒定律。1某同学用20分度游标卡尺测量小球的直径，读数如图甲所示，小球直径为_cm。图乙所示弹射装置将小球竖直向上抛出，先后通过光电门A、B，计时装置测出小球通过A、B的时间分别为2.55 m/s、5.15 m/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。2用刻度尺测出光电门A、B间的间隔 h，当地的重力加速度为g，只须比较_用题目中涉及的物理量符号表示是否相等，就可以验证机械能是否守恒。3通过屡次实验发现，小球通过光电门A的时间越短，2中要验证的两数值差越大，试分析实验中产

7、生误差的主要原因是_。1. D 解析：A选项中，纸带过短，长度测量的相对误差较大，故A错误；由mv2mgh知，只须验证v2gh即可，不必测重物质量，故B错误；对C选项中的纸带，可选点迹明晰、间隔 适宜的任意两点M、N，通过计算Ek与mghMN比较，实验误差不一定大，故C错误；由于自由落体运动加速度较大，因此除了1、2两点间隔 可能很小，其他相邻两点间的间隔 均大于或远远大于2 mm，用毫米刻度尺测量完全可以，不必采用“计数点法，故D正确。2.1甲2打点计时器接了直流电源重物离打点计时器太远34.8 m/s2乙解析：1题目的关键是明确机械能守恒的条件是只有重力做功，甲方案阻力影响较小，乙方案阻力

8、影响较大，故甲方案好。2从丙图中可以看出，打点计时器接通的是直流电源，不能正常工作；重物上的纸带应从靠近重物端开场打点，故应将重物靠近打点计时器。3由xaT2，利用逐差法得到物体运动的加速度a4.8 m/s2。假设用自由落体实验测得物体运动的加速度a应该接近10 m/s2，所以该纸带是采用乙实验方案得到的。3.17.627.5729.75小于重物受空气阻力，纸带受限位孔或打点计时器振针的阻力作用解析：1由题意知重物由O点运动至C点，下落的高度为hC77.76 cm0.777 6 m，m1.00 kg，g9.80 m/s2，所以重力势能的减少量为EpmghC1.00×9.80×

9、;0.777 6 J7.62 J重物经过C点时的速度vC又因为T0.02 s、OD85.73 cm0.857 3 m、OB70.18 cm0.701 8 m所以vC m/s3.89 m/s故重物动能的增加量Ek为Ek×1.00×3.892 J7.57 J。2根据CDAB2aT2，CDODOC，ABOBOA，代入数据得a9.75 m/s2<g.实验中重物受空气阻力，纸带受限位孔或打点计时器振针的阻力作用，导致a<g。4.11.02223小圆柱的质量mmgm解析：1小圆柱的直径d1.0 cm2×0.1 mm1.02 cm。2根据机械能守恒定律得：mglmv

10、2，所以只须验证glv22，就说明小圆柱下摆过程中机械能守恒。3假设测量出小圆柱的质量m，那么在最低点由牛顿第二定律得Fmgm，假设等式Fmgm成立，那么可验证小圆柱在最低点的向心力公式。5.1C 2 3E9.799.759.83均可4ABD解析：1测量某点到O点间隔 h的记录中不合理的一组是C：12.4，因为该数据没有估读。2根据某段时间的平均速度等于中点时刻的瞬时速度，vE根据xaT2得：a。3由题图可以看出第5组数据计数点E偏离直线较远，误差较大。假设该过程机械能守恒，那么有mghmv2所以v22ghv2h图象中，图线的斜率为2g，即g为斜率的一半，由图线可知g9.79 m/s2。4根据高中实验的要求，查阅当地重力加速度，由于实验测得的g值近似等于当地重力加速度，所以公式mghmv2成立，即验证了机械能守恒定律，A正确；由于空气阻力和摩擦阻力的存在，有一部分机械能转化为内能，测得的g值应偏小，B正确；该误差使得测量结果总是偏小，不是操作不当引起的，属系统误差，D正确。C项无法证明，故不选。6.11.0244.0或4.00也对2gh和3小球上升过程中受到空气阻力的作用，速度越大，所受阻力越大解析：此题考察“验证机械能守恒定律的实验，意在考察对实验的掌握情况。1由游标卡尺的