12 第六部分 機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律—【新教材】人教版（2019）高一物理暑假復(fù)習(xí)專題檢測

1、第六部分：機(jī)械能守恒定律三、實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律一、實(shí)驗(yàn)原理與操作例1.用如圖實(shí)甲所示的裝置“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”。(1)下列物理量需要測量的是_，通過計(jì)算得到的是_(填寫代號)。A重錘質(zhì)量 B重力加速度C重錘下落的高度 D與下落高度對應(yīng)的重錘的瞬時(shí)速度(2)設(shè)重錘質(zhì)量為m、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為T、重力加速度為g。圖乙是實(shí)驗(yàn)得到的一條紙帶，A、B、C、D、E為相鄰的連續(xù)點(diǎn)。根據(jù)測得的s1、s2、s3、s4寫出重錘由B點(diǎn)到D點(diǎn)勢能減少量的表達(dá)式_，動(dòng)能增加量的表達(dá)式_。二、數(shù)據(jù)處理與誤差分析例2.“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖實(shí)64所示采用重物自由下落的方法：(1)已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用

2、電源的頻率為50 Hz，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭9.80 m/s2，所用重物的質(zhì)量為200 g。實(shí)驗(yàn)中選取一條符合實(shí)驗(yàn)要求的紙帶如圖實(shí)65所示，O為紙帶下落的起始點(diǎn)，A、B、C為紙帶上選取的三個(gè)連續(xù)點(diǎn)。計(jì)算B點(diǎn)瞬時(shí)速度時(shí)，甲同學(xué)用vB22gxOB，乙同學(xué)用vB，其中所選方法正確的是_(選填“甲”或“乙”)同學(xué)；根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物由O運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)動(dòng)能的增加量等于_ J，重力勢能減少量等于_ J(計(jì)算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)。(2)實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)重物減少的勢能總是大于重物增加的動(dòng)能，造成這種現(xiàn)象的主要原因是_。對應(yīng)練習(xí)1.某課外活動(dòng)小組用豎直上拋運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律(1)圖乙所示彈射裝置將小球豎直向

3、上拋出，先后通過光電門A、B，計(jì)時(shí)裝置測出小球通過A的時(shí)間為2.55103 s，小球通過B的時(shí)間為5.15103 s，由此可知小球通過光電門A、B時(shí)的速度分別為vA、vB，其中vA m/s(保留兩位有效數(shù)字)(2)用刻度尺測出光電門A、B間的距離h，已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間，只需比較 和 是否相等，就可以驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒(用題目中給出的物理量符號表示)2.利用如圖裝置做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)(1)為驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒，需要比較重物下落過程中任意兩點(diǎn)間的_.A動(dòng)能變化量與勢能變化量 B速度變化量和勢能變化量C速度變化量和高度變化量(2)除帶夾子的重物、紙帶、鐵架臺(含鐵夾)、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)

4、器、導(dǎo)線及開關(guān)外，在下列器材中，還必須使用的兩種器材是_.A交流電源 B刻度尺C天平(含砝碼)(3)實(shí)驗(yàn)中，先接通電源，再釋放重物，得到如圖所示的一條紙帶在紙帶上選取三個(gè)連續(xù)打出的點(diǎn)A、B、C，測得它們到起始點(diǎn)O的距離分別為hA、hB、hC已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的周期為T.設(shè)重物的質(zhì)量為m.從打O點(diǎn)到打B點(diǎn)的過程中，重物的重力勢能變化量EP_，動(dòng)能變化量Ek_.(4)大多數(shù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，重力勢能的減少量大于動(dòng)能的增加量，原因是_.A利用公式vgt計(jì)算重物速度 B利用公式v計(jì)算重物速度C存在空氣阻力和摩擦阻力的影響 D沒有采用多次實(shí)驗(yàn)取平均值的方法3.如圖甲所示為驗(yàn)證機(jī)械能

5、守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖現(xiàn)有的器材為：帶鐵夾的鐵架臺、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、帶鐵夾的重錘、天平回答下列問題(1)為完成此實(shí)驗(yàn)，除了所給的器材，還需要的器材是 A刻度尺 B秒表 C多用電表 D交流電源(2)下面列舉了該實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟中，其中操作不當(dāng)?shù)牟襟E是 A用天平測出重錘的質(zhì)量 B按照圖示的裝置安裝器件C先釋放紙帶，后接通電源 D測量紙帶上某些點(diǎn)間的距離(3)利用這個(gè)裝置也可以測量重錘下落的加速度a的數(shù)值根據(jù)打出的紙帶，選取紙帶上連續(xù)的五個(gè)點(diǎn)A、B、C、D、E，測出各點(diǎn)之間的距離如圖乙所示使用交流電的頻率為f，則計(jì)算重錘下落的加速度的表達(dá)式a (用x1、x2、x3、x4及f表示)4.(2017

6、天津卷)如圖所示，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺上，使重物帶動(dòng)紙帶從靜止開始自由下落，利用此裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律(1)對于該實(shí)驗(yàn)，下列操作中對減小實(shí)驗(yàn)誤差有利的是_.A重物選用質(zhì)量和密度較大的金屬錘 B兩限位孔在同一豎直面內(nèi)上下對正C精確測量出重物的質(zhì)量 D用手托穩(wěn)重物，接通電源后，撤手釋放重物(2)某實(shí)驗(yàn)小組利用上述裝置將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到50 Hz的交流電源上，按正確操作得到了一條完整的紙帶，由于紙帶較長，圖中有部分未畫出，如圖所示紙帶上各點(diǎn)是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的計(jì)時(shí)點(diǎn)，其中O點(diǎn)為紙帶上打出的第一個(gè)點(diǎn)重物下落高度應(yīng)從紙帶上計(jì)時(shí)點(diǎn)間的距離直接測出，利用下列測量值能完成驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的選項(xiàng)有_.AOA、

7、AD和EG的長度 BOC、BC和CD的長度CBD、CF和EG的長度 DAC、BD和EG的長度5(1)關(guān)于“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，以下說法中正確的是 A實(shí)驗(yàn)時(shí)需要稱出重物的質(zhì)量B實(shí)驗(yàn)中摩擦是不可避免的，因此紙帶越短越好，因?yàn)榧垘г蕉蹋朔Σ磷龅墓蜕?，誤差就小C紙帶上打下的第1、2點(diǎn)間距超過2 mm，則無論怎樣處理數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)誤差都會很大D實(shí)驗(yàn)處理數(shù)據(jù)時(shí)，可直接利用打下的實(shí)際點(diǎn)跡，而不必采用“計(jì)數(shù)點(diǎn)”的方法(2)若正確的操作完成實(shí)驗(yàn)，正確的選出紙帶進(jìn)行測量，量得連續(xù)三點(diǎn)A、B、C到第一個(gè)點(diǎn)O的距離如圖所示(相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02 s)，當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊闹禐?.8 m/s2，那么(結(jié)

8、果均保留兩位有效數(shù)字)紙帶的 端與重物相連打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B時(shí)，重物的速度vB m /s.在從起點(diǎn)O到打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B的過程中，測得重物重力勢能的減少量Ep略大于動(dòng)能的增加量Ek，這是因?yàn)?6.如圖甲所示是用“落體法”驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置(g取9.80 m/s2)(1)選出一條紙帶如圖乙所示，其中O點(diǎn)為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第一個(gè)點(diǎn)，A、B、C為三個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通以頻率為50 Hz的交變電流用分度值為1 mm的刻度尺測得OA12.41 cm，OB18.90 cm，OC27.06 cm，在計(jì)數(shù)點(diǎn)A和B、B和C之間還各有一個(gè)點(diǎn)，重錘的質(zhì)量為1.00 kg.甲同學(xué)根據(jù)以上數(shù)據(jù)算出：當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打到B點(diǎn)

9、時(shí)重錘的重力勢能比開始下落時(shí)減少了_ J；此時(shí)重錘的速度vB_ m/s，此時(shí)重錘的動(dòng)能比開始下落時(shí)增加了_ J(結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)(2)某同學(xué)利用他自己實(shí)驗(yàn)時(shí)打出的紙帶，測量出了各計(jì)數(shù)點(diǎn)到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第一個(gè)點(diǎn)的距離h，算出了各計(jì)數(shù)點(diǎn)對應(yīng)的速度v，然后以h為橫軸、以v2為縱軸作出了如圖丙所示的圖線圖線的斜率近似等于_.A19.6 B9.8 C4.90圖線未過原點(diǎn)O的原因是_7.用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置，驗(yàn)證m1、m2組成的系統(tǒng)機(jī)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(diǎn)，對紙帶上的點(diǎn)跡進(jìn)行測量，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律圖乙給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶；0是打下的第一個(gè)點(diǎn)，每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)打點(diǎn)(圖中未標(biāo)出)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖乙所示已知m150 g、m2150 g，g9.8 m/s2，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接50 Hz電源，則(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)(1)在紙帶上打下計(jì)數(shù)點(diǎn)4時(shí)的速度v_ m/s.(2)在04過程中系統(tǒng)動(dòng)能的增量Ek_J，系統(tǒng)勢能的減少量Ep_J.例1答案：(1)CD(2)mg(s3s1)例2.答案(1)乙0.3690.376(2)克服空氣對重物和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對紙帶的阻力做功1【答案】(1)4.0(2)gh 2.【答案】(1)A(2)AB(3)mghB