《走向高考》2013高考物理總復習 5-5實驗(一)探究動能定理 實驗(二)驗證機械能守恒定律

1、5-5實驗(一)探究動能定理實驗(二)驗證機械能守恒定律一、選擇題1在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，下列物理量中需要用工具測量的有()A重錘的質量B重力加速度C重錘下落的高度D與重錘下落高度對應的重錘的瞬時速度答案C解析由機械能守恒定律列方程，等式兩邊都有質量可消去，故不用測質量，只需測重錘下落高度，計算出對應點的速度，故選C。2(2012哈師大附中高三聯(lián)考三)如圖所示，在“探究功與速度變化的關系”的實驗中，下列做法能夠實現(xiàn)橡皮筋對小車做功整數(shù)倍變化的是()A釋放小車的位置等間距的變化B橡皮筋兩端固定，使橡皮筋的伸長量依次加倍C橡皮筋兩端固定，使橡皮筋的長度依次加倍D增加相同橡皮筋的條數(shù)，使

2、小車每次從同一位置釋放答案D解析本題考查對“探究功與速度變化的關系”實驗的理解。橡皮筋相同，增加其條數(shù)，并且每次從同一位置釋放可保證做功成整數(shù)倍增加。本題難度易。3某同學在做利用橡皮筋探究功與速度變化關系的實驗時，拖著紙帶的小車在橡皮筋的作用下由靜止運動到木板底端，在此過程中打點計時器在紙帶上打下的相鄰點間的距離變化情況是()A始終是均勻的B先減小后增大C先增大后減小 D先增大后均勻不變答案D解析橡皮筋對小車作用過程中小車速度增大，所以點間距增大，當小車離開橡皮筋后做勻速直線運動，點的間距不再變化，所以選D。4用如圖所示實驗裝置來驗證機械能守恒定律時，某同學的以下說法中正確的是()A必須用秒表

3、測出重物下落的時間B實驗操作時，注意手提著紙帶使重物靠近計時器，先接通計時器電源，然后松開紙帶C如果打點計時器不豎直，重物下落時，其重力勢能有一部分消耗在紙帶摩擦上，就會造成重力勢能的變化小于動能的變化D驗證時，可以不測量重物的質量或重力答案BD解析因為實驗中運用打點計時器， 不需要測時間，A錯誤；打點計時器不豎直，重物下落時，其重力勢能有一部分消耗在紙帶摩擦上，造成重力勢能的減少大于動能的增量，C錯誤；實驗時，為節(jié)約紙帶，便于測量，應使重物靠近計時器，應先通電后放手，B正確；因為動能和勢能表達式中都含有質量，可以消去，故不需測質量，D正確。5“驗證機械能守恒定律”的實驗中，使用電磁式打點計時

4、器(所用交流電的頻率為50Hz)，得到如圖所示的紙帶。圖中的點為計數(shù)點，相鄰兩計數(shù)點間還有四個點未畫出來，下列說法正確的是()A實驗時應先放開紙帶再接通電源B(s6s1)等于(s2s1)的6倍C由紙帶可求出計數(shù)點B對應的速率D相鄰兩個計數(shù)點間的時間間隔為0.02s答案C解析使用打點計時器時應先接通電源后松開紙帶，選項A錯；T5s0.1s，s6s15aT2，s2s1aT2，所以(s6s1)5(s2s1)，選項BD錯誤；由于s2、s3已知，計數(shù)點間的時間T0.1s，所以可求得計數(shù)點B對應的速度，選項C正確。二、非選擇題6(2012烏魯木齊高三二次測驗)某同學用下面的方法做“探究功與速度變化的關系”

5、的實驗。將木板固定在水平的桌面上，在木板虛線PP上釘兩個釘子，木塊上釘一個釘子，橡皮筋兩端分別固定在木板的釘子上?，F(xiàn)將木塊拉至虛線OO處，釋放木塊，設其前端到達PP時速度為v，木塊離開橡皮筋后滑行的距離為s。(1)如果用一根橡皮筋將木塊拉到OO處，釋放木塊，橡皮筋對木塊做的功為W，那么，當把三根相同的橡皮筋并起來將木塊拉到OO處，釋放木塊，橡皮筋對物體所做的功為_；(圖中兩虛線間距離很小，摩擦不計)(2)用1,2,3,4,5根橡皮筋分別對木塊做功，測得木塊離開橡皮筋后滑行的距離為s1，s2，s3，s4，s5。以橡皮筋對木塊做的功W為縱坐標，以滑行的距離s為橫坐標，作出Ws圖象是過原點的直線，那

6、么W與v的關系是_。答案(1)3W(2)Wv2解析(1)用相同的橡皮筋，把木塊拉到相同的位置，當木塊運動到OO處時，每根橡皮筋做功相等，所以用三根橡皮筋時橡皮筋對物塊做的總功為3W；(2)Ws圖象是一條過原點的傾斜直線，可得Ws，物塊滑行的過程中做勻減速運動，由運動學公式可得v22as，v2s，由數(shù)學知識可得Wv2。7(2013廣東汕頭)某同學利用圖甲中器材驗證機械能守恒實驗。如圖乙是該實驗得到的一條點跡清晰的紙帶，現(xiàn)要取A、B兩點來驗證實驗，已知打點計時器每隔0.02s打一個點。(計算結果保留三位有效數(shù)字)請回答下列問題：(1)可以判斷，連接重物的夾子應夾在紙帶的_端(填“左”或“右”)；(

7、2)若x24.80cm，則在紙帶上打下記數(shù)點B時的速度vB_m/s。(3)若x1數(shù)據(jù)也已測出，則實驗還需測出物理量為_。(4)若分析實驗結果發(fā)現(xiàn)重物下落過程中減少的重力勢能明顯大于其增加的動能，則可能的原因是：_。答案(1)左(2)1.20(3)AB之間的距離hAB(4)重物的質量太小或摩擦阻力太大解析(1)物體做自由落體運動，速度越來越大，相等時間內的位移越來越大，則夾子應夾在紙帶的左端。(2)打下B點時的速度vB1.20m/s。(3)A到B的過程，機械能守恒，則mghABmvmv，還需要測AB之間的距離hAB。(4)重物的質量太小或摩擦阻力太大而不能忽略，重物下落過程中減少的重力勢能明顯大

8、于其增加的動能。8(2012福建四地六校聯(lián)考)測量滑塊在運動過程中所受的合外力是“探究動能定理”實驗要解決的一個重要問題，為此，某同學設計了如下實驗方案：A實驗裝置如圖所示，一端系在滑塊上的細繩通過轉軸光滑的輕質滑輪掛上鉤碼，用墊塊將長木板固定有定滑輪的一端墊起。調整長木板的傾角，直至輕推滑塊后，滑塊沿長木板向下做勻速直線運動；B保持長木板的傾角不變，取下細繩和鉤碼，讓滑塊沿長木板向下做勻加速直線運動請回答下列問題：(1)滑塊做勻速直線運動時，打點計時器在紙帶上所打出點的分布應該是_；(2)滑塊在勻加速下滑過程中所受的合外力大小_鉤碼的重力大小(選填“大于”“等于”或“小于”)。答案(1)等間

9、距(或均勻)(2)等于解析(1)紙帶上的不同點痕記錄了滑塊在不同時刻的位置和不同時間內的位移，當滑塊做勻速直線運動時，點痕的分布應該是等間距或均勻的。(2)懸掛鉤碼，滑塊勻速下滑時，根據(jù)滑塊的平衡條件有mgsinFfG碼0，所以G碼mgsinFf；當保持長木板的傾角不變，取下細繩和鉤碼，讓滑塊沿長木板向下做勻加速直線運動時，滑塊受到的合外力F合mgsinFf。顯然，F(xiàn)合G碼。9(2012南京二模)如圖a為利用氣墊導軌(滑塊在該導軌上運動時所受阻力可忽略)“驗證機械能守恒定律”的實驗裝置，請結合以下實驗步驟完成填空。(1)將氣墊導軌放在水平桌面上，并調節(jié)至水平。(2)用天平稱出滑塊和擋光條的總質

10、量M，再稱出托盤和砝碼的總質量m。用刻度尺測出兩光電門中心之間的距離s，用游標卡尺測出擋光條的寬度l，見圖b，l為_cm。(3)將滑塊移至光電門1左側某處，釋放滑塊，要求砝碼落地前擋光條已通過光電門2。讀出滑塊分別通過光電門1和光電門2時的擋光時間t1和t2。(4)滑塊通過光電門1和光電門2時，可以確定系統(tǒng)(包括滑塊、擋光條、托盤和砝碼)的總動能分別為Ek1_和Ek2_。在滑塊從光電門1運動到光電門2的過程中，系統(tǒng)勢能的減少量Ep_(已知重力加速度為g)。比較_和_，若在實驗誤差允許的范圍內相等，即可認為機械能是守恒的。答案(2)1.550(4)(Mm)()2(Mm)()2mgsEpEk2Ek

11、1解析(2)根據(jù)游標卡尺讀數(shù)規(guī)則可知游標尺分度為20，讀出主尺的讀數(shù)為1.5cm，游標尺上第10條刻度線與主尺上某條刻度線對齊，故游標尺上讀數(shù)為100.05mm0.050cm，讀數(shù)為1.550cm。(4)可以分別求出滑塊經(jīng)過光電門1和光電門2時的瞬時速度，v1、v2，根據(jù)動能公式有Ek1(Mm)()2，Ek2(Mm)()2，滑塊從光電門1運動到光電門2的過程中，系統(tǒng)勢能的減少量等于砝碼和托盤的重力勢能的減少量，即mgs；驗證系統(tǒng)的機械能是否守恒，比較Ep、Ek2Ek1，若在實驗誤差允許范圍內相等，即可認為機械能是守恒的。10(2012山東濰坊模擬)某同學用如圖所示的裝置驗證動能定理。為提高實驗

12、精度，該同學多次改變小滑塊下落高度H的值，測出對應的平拋運動水平位移x，并算出x2如下表，進而畫出x2H圖象如圖所示：滑塊下落高度H平拋水平位移x/cm平拋水平位移平方x2/cm21h5.530.252h9.182.813h 11.7136.894h14.2201.645h15.9252.816h17.6309.767h19.0361.008h20.6424.369h21.7470.89(1)原理分析：若滑塊在下滑過程中所受阻力很小，則只要測量量滿足_，便可驗證動能定理。(2)實驗結果分析：實驗中獲得的圖象未過坐標原點，而交在了大約(0.6h,0)處，原因是_。答案(1)x2與H成正比(2)滑

13、塊需要克服阻力做功解析(1)若滑塊在下滑過程中所受阻力很小，由動能定理，mgHmv2，根據(jù)平拋運動規(guī)律，xvt，hgt2，顯然x2與H成正比，即只要測量量滿足x2與H成正比，便可驗證動能定理。(2)實驗中獲得的圖象未過坐標原點，而交在了大約(0.6h,0)處，原因是滑塊需要克服阻力做功。11.(2012江蘇蘇北四星級高中聯(lián)考)用如圖實驗裝置驗證m1、m2組成的系統(tǒng)機械能守恒。m2從高處由靜止開始下落，m1上拖著的紙帶打出一系列的點，對紙帶上的點跡進行測量，即可驗證機械能守恒定律。下圖給出的是實驗中獲取的一條紙帶：0是打下的第一個點，每相鄰兩計數(shù)點間還有4個點(圖中未標出)，計數(shù)點間的距離如圖所

14、示。已知m150g、m2150g，則(g取9.8m/s2，所有結果均保留三位有效數(shù)字)。(1)在紙帶上打下計數(shù)點5時的速度v5_m/s；(2)在打點05過程中系統(tǒng)動能的增量Ek_J，系統(tǒng)勢能的減少量Ep_J；(3)若某同學作出h圖象如圖，則當?shù)氐膶嶋H重力加速度g_m/s2。答案(1)2.40(2)0.5760.588(3)9.70解析(1)T50.02s0.1s，打下計數(shù)點5時的速度v5m/s2.40m/s。(2)在打點05過程中系統(tǒng)動能的增量Ek(m1m2)v0.576J；系統(tǒng)勢能的減少量Ep(m2m1)gh0.19.8(0.38400.2160)J0.588J。(3)由機械能守恒定律得，(

15、m2m1)gh(m1m2)v2，整理得，h，即圖象斜率的2倍等于重力加速度g，由作出的h圖象，可求得當?shù)氐膶嶋H重力加速度gm/s29.70m/s2。12(2012山東濰坊高三質量檢測)一同學在學習了機械能守恒定律后，認為小球沿豎直光滑曲面自由下滑的過程機械能是守恒的，于是設計了如圖所示的實驗裝置加以驗證。圖中曲面固定，底端B處切線水平且與桌的右邊緣相齊，他的實驗步驟如下：a在木板表面先后釘上白紙和復寫紙，并將木板豎直立于靠近桌子右邊緣處，使小球從曲面上某點A由靜止釋放，撞到木板并在白紙上留下痕跡。b將木板向右平移適當?shù)木嚯x固定，再使小球由A點靜止釋放，撞到木板上得到痕跡Pc測出OP的距離y，豎直木板向右移動的距離L，查出當?shù)刂亓铀俣萭。(1)要驗證小球由A到B過程中機械能守恒，還需測量的物理量及符號是_。(2)用上述測量驗證機械能守恒的