2017_2018學(xué)年高中物理第七章機(jī)械能守恒定律第九節(jié)實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律檢測新人教版.docx

第九節(jié) 實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律1在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，有同學(xué)按以下步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作：A用天平稱出重錘和夾子的質(zhì)量B固定好打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，將連著重錘的紙帶穿過限位孔，用手提住，且讓手盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器C松開紙帶，接通電源，開始打點(diǎn)并如此重復(fù)多次，以得到幾條打點(diǎn)紙帶D取下紙帶，挑選點(diǎn)跡清晰的紙帶，記下起始點(diǎn)O，在距離O點(diǎn)較近處選擇連續(xù)幾個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)(或計(jì)時(shí)點(diǎn))，并計(jì)算出各點(diǎn)的速度值E測出各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離，即得到重錘下落的高度F計(jì)算出mghn和mv，看兩者是否相等在以上步驟中，不必要的步驟是_；有錯(cuò)誤或不妥的步驟是_(填寫代表字母)；更正情況是_，_，_，_解析：本實(shí)驗(yàn)的目的是要驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，即比較重錘在下落過程中重力勢能的減少量Ep與動(dòng)能的增加量Ek是否相等，如果操作不當(dāng)或錯(cuò)誤，就會增大重錘和紙帶所受阻力，導(dǎo)致機(jī)械能損耗過大，無法達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康臑榱吮ＷC實(shí)驗(yàn)成功和減少機(jī)械能損耗，在實(shí)驗(yàn)操作時(shí)應(yīng)遵照注意事項(xiàng)，因此本題可對照實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)和圍繞減小誤差方面進(jìn)行考慮因本實(shí)驗(yàn)是通過比較重力勢能的減少量Ep是否等于動(dòng)能的增加量Ek來驗(yàn)證機(jī)械能守恒的，不需要知道動(dòng)能的具體數(shù)值，因而不需要測出重物(含重錘和夾子)的質(zhì)量，故步驟A是多余的有錯(cuò)誤或不妥的步驟是B、C、D、F.原因和更正辦法分別是：B中“讓手盡量靠近”應(yīng)改為“讓重錘盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器”，因打點(diǎn)計(jì)時(shí)器開始工作應(yīng)從與重錘靠近的紙帶開始打點(diǎn)，不致留下過長的空白紙帶，紙帶也不宜過長，約40 cm即可C中應(yīng)先接通電源，后松開紙帶因?yàn)橹挥挟?dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作正常后再讓重錘下落，才可保證打第一個(gè)點(diǎn)時(shí)重錘的初速度為零，并且使紙帶上的第一個(gè)點(diǎn)是清晰的小點(diǎn)D中應(yīng)將“距離O點(diǎn)較近處”改為“距離O點(diǎn)較遠(yuǎn)處”，因?yàn)樗〉母饔?jì)數(shù)點(diǎn)應(yīng)盡量是重錘自由下落運(yùn)動(dòng)的真實(shí)記錄，而打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接通電源開始工作后不一定很快就能達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，同時(shí)開始的幾個(gè)點(diǎn)比較密集，會增加長度測量的誤差F中應(yīng)改為“ghn和v”，因本實(shí)驗(yàn)中是通過比較重錘的重力勢能減少量mghn和動(dòng)能增加量mv的大小來達(dá)到驗(yàn)證的目的，對于同一個(gè)研究對象(重錘)來說，質(zhì)量是一定的，故只需比較ghn和v就能達(dá)到目的答案：見解析2某同學(xué)用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，其中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源為交流電源，可以使用的頻率有220 Hz、30 Hz和40 Hz，打出紙帶的一部分如圖乙所示圖甲圖乙該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中沒有記錄交流電的頻率f，需要用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和其他條件進(jìn)行推算(1)若從打出的紙帶可判定重物勻加速下落，利用f和圖乙中給出的物理量可以寫出：在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出B點(diǎn)時(shí)，重物下落的速度大小為_，打出C點(diǎn)時(shí)重物下落的速度大小為_，重物下落的加速度大小為_(2)已測得x18.89 cm，x29.50 cm，x310.10 cm；當(dāng)重力加速度大小為9.80 m/s2，實(shí)驗(yàn)中重物受到的平均阻力大小約為其重力的1%.由此推算出f為_Hz.解析：(1)根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度可得vB；vC；由速度公式vCvBaT可得a.(2)由牛頓第二定律，可得mg0.01mgma，所以a0.99g，結(jié)合(1)解出的加速度表達(dá)式，代入數(shù)據(jù)，可得f40 Hz.答案：(1)(2)403某同學(xué)利用如圖所示裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.圓弧軌道豎直放置，軌道邊緣標(biāo)有表示圓心角的刻度，軌道最低點(diǎn)裝有壓力傳感器現(xiàn)將小球置于軌道上刻度處由靜止釋放，當(dāng)其通過最低位置時(shí)，讀出壓力傳感器的示數(shù)F.已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間.(1)為驗(yàn)證小球在沿軌道下滑過程中機(jī)械能守恒，實(shí)驗(yàn)中還必須測量的物理量有_；A軌道的半徑RB小球的質(zhì)量mC每次小球釋放點(diǎn)離地面的高度hD每次小球在軌道上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)測得的物理量，寫出小球在運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能守恒應(yīng)滿足的關(guān)系式為F_；(3)寫出一條提高實(shí)驗(yàn)精確度的建議_解析：(1)小球沿軌道下滑過程中，只有重力做功，重力勢能轉(zhuǎn)化為小球的動(dòng)能，據(jù)機(jī)械能守恒定律，得mgR(1sin )mv2，在軌道最低位置處，據(jù)牛頓第二定律，得Fmgm，聯(lián)立式，可得mgR(1sin )R(Fmg)，整理得mg(1sin )(Fmg)，由上式可知，要驗(yàn)證小球沿軌道下滑過程中機(jī)械能是否守恒，實(shí)驗(yàn)中還必須測量小球的質(zhì)量，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤(2)由(1)問中式，可得F3mg2mgsin