高中物理 第七章 機(jī)械能守恒定律 第9節(jié) 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律課時(shí)作業(yè)含解析新人教版必修2

1、第七章第九節(jié) 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 基礎(chǔ)夯實(shí) 1在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)中，紙帶將被釋放瞬間的四種情況如照片所示，其中最合適的是(d)2在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，下面列出一些實(shí)驗(yàn)步驟：a用天平稱出重物和夾子的重量b把重物系在夾子上c將紙帶穿過(guò)計(jì)時(shí)器，上端用手提著，下端夾上系住重物的夾子，再把紙帶向上拉，讓夾子靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器靜止d把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在學(xué)生電源的交流輸出端，把輸出電壓調(diào)至6v(電源不接通)e把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在桌邊的鐵架臺(tái)上，使兩個(gè)限位孔在同一豎直線上f在紙帶上選取幾個(gè)點(diǎn)，進(jìn)行測(cè)量和記錄數(shù)據(jù)g用秒表測(cè)出重物下落時(shí)間h接通電源，待計(jì)時(shí)器響聲穩(wěn)定后釋放紙帶i切斷電源j更換紙帶，重新

2、進(jìn)行兩次k在三條紙帶中選出較好的一條l進(jìn)行計(jì)算，得出結(jié)論，完成報(bào)告m拆下導(dǎo)線，整理器材以上步驟中，不必要的有_a、g_，正確步驟的合理順序是_edbchijmkfl_(填寫字母)。解析：只為了驗(yàn)證機(jī)械能守恒，沒(méi)必要稱量重物的質(zhì)量。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器本身就是計(jì)時(shí)儀器，不再需要秒表。3(閩侯二中、閩清高中、永泰二中、連僑中學(xué)、長(zhǎng)樂(lè)二中20152016學(xué)年高一下學(xué)期聯(lián)考)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。(1)按照?qǐng)D示的裝置安裝器件時(shí)，應(yīng)將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的_交流_(填“直流”或“交流”)輸出端上。(2)開(kāi)始打點(diǎn)計(jì)時(shí)的時(shí)候，兩個(gè)操作步驟“接通電源”和“松開(kāi)紙帶”的順序應(yīng)該是：先_接通電

3、源_。(3)某同學(xué)在使用質(zhì)量為m的重物來(lái)驗(yàn)證“機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，在選定的紙帶上依次取計(jì)數(shù)點(diǎn)如圖所示。紙帶上所打的點(diǎn)記錄了重物在不同時(shí)刻的位置，那么紙帶的_左_端(填“左”或“右”)與重物相連。(4)某同學(xué)上交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告顯示重錘的動(dòng)能略大于重錘的勢(shì)能，則出現(xiàn)這一問(wèn)題的原因可能是(b)a重錘的質(zhì)量測(cè)量錯(cuò)誤b該同學(xué)自編了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)c交流電源的頻率不等于50hzd重錘下落時(shí)受到的阻力過(guò)大解析：(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需接交流電源，(2)開(kāi)始打點(diǎn)時(shí)應(yīng)先接通電源再松開(kāi)紙帶，(3)由紙帶可看出左端與重物相連，(4)由于存在摩擦阻力重錘的勢(shì)能應(yīng)略大于動(dòng)能，不可能存在動(dòng)能大于勢(shì)能的情況。4用如圖(甲)實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證

4、m1、m2組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒。m2從高處由靜止開(kāi)始下落，m1上拖著的紙帶打出一系列的點(diǎn)，對(duì)紙帶上的點(diǎn)跡進(jìn)行測(cè)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)，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)(圖中未標(biāo)出)，計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示。已知m150g，m2150g，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作頻率為50hz，則(g取10m/s2，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(1)紙帶上打下計(jì)數(shù)點(diǎn)5時(shí)的速度v_2.4_m/s；(2)在打05的過(guò)程中系統(tǒng)動(dòng)能的增量ek_0.58_j，系統(tǒng)勢(shì)能的減少量ep_0.60_j，由此得出的結(jié)論是_在誤差允許的范圍內(nèi)，m1、m2組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒_。(3)若某同學(xué)作出

5、v2h圖象如圖(丙)所示，則當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭_9.7_m/s2。解析：(1)在紙帶上打下計(jì)數(shù)點(diǎn)5時(shí)的速度大小為v×102m/s2.4m/s(2)在打點(diǎn)05過(guò)程中系統(tǒng)動(dòng)能的增量為ekm1v2m2v20×50×103×2.42j×150×103×2.42j00.58j系統(tǒng)重力勢(shì)能的減少量為epm2gh05m1gh05150×103×10×(38.4021.60)×102j50×103×10×(38.4021.60)×102j0.60j實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，

6、在誤差允許的范圍內(nèi)，m1、m2組成的系統(tǒng)重力勢(shì)能的減少量等于動(dòng)能的增加量，即系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。(3)m1、m2組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，則m2ghm1ghm2v2m1v20，整理得v2gh可見(jiàn)，重力加速度g大小等于h圖象斜率的2倍，則g2×m/s29.7m/s2。 能力提升 1某同學(xué)利用豎直上拋小球的頻閃照片驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。頻閃儀每隔0.05s閃光一次，圖中所標(biāo)數(shù)據(jù)為實(shí)際距離，該同學(xué)通過(guò)計(jì)算得到不同時(shí)刻的速度如下表(當(dāng)?shù)刂亓铀俣热?.8m/s2，小球質(zhì)量m0.2kg，計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)：時(shí)刻t2t3t4t5速度(m·s1)4.994.483.98(1)由頻閃照片上

7、的數(shù)據(jù)計(jì)算t5時(shí)刻小球的速度v5_3.48_m/s；(2)從t2到t5時(shí)間內(nèi)，重力勢(shì)能增量ep_1.24_j，動(dòng)能減少量ek_1.28_j；(3)在誤差允許的范圍內(nèi)，若ep與ek近似相等，從而驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律。由上述計(jì)算得ep_<_ek(選填“>”“<”或“”)，造成這種結(jié)果的主要原因是_存在空氣阻力_。解析：(1)t5時(shí)刻小球的速度v5×102m/s3.48m/s；(2)從t2到t5時(shí)間內(nèi)，重力勢(shì)能增量epmgh250.2×9.8×(23.6821.1618.66)×102j1.24j，動(dòng)能減少量ekmvmv1.28j；(3)ep

8、<ek，造成這種結(jié)果的主要原因是上升過(guò)程中存在空氣阻力。2“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)可以采用如圖所示的甲或乙方案來(lái)進(jìn)行。(1)比較這兩種方案，_甲_(選填“甲”或“乙”)方案好些。(2)下圖是某種方案得到的一條紙帶，測(cè)得每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離如圖所示，已知每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔t0.1s，物體運(yùn)動(dòng)的加速度a_4.83_m/s2；該紙帶是采用_乙_(選項(xiàng)“甲”或“乙”)實(shí)驗(yàn)方案得到的。(3)下圖是采用甲方案時(shí)得到的一條紙帶，在計(jì)算圖中n點(diǎn)速度時(shí)，幾位同學(xué)分別用下列不同的方法進(jìn)行，其中正確的是(bc)avngntbvncvn dvng(n1)t解析：(1)比較甲、乙兩種方案，乙方案中產(chǎn)生的

9、阻力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響大于甲方案，因此應(yīng)選的方案是甲。(2)由題意得：a4.83m/s，所以該紙帶是采用乙實(shí)驗(yàn)方案得到的。(3)計(jì)算n點(diǎn)速度應(yīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，經(jīng)測(cè)量計(jì)算得出，所以應(yīng)選b、c。3(山東省濰坊市20162017學(xué)年高三模擬)某同學(xué)用如圖1所示的裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。一根細(xì)線系住鋼球，懸掛在鐵架臺(tái)上，鋼球靜止于a點(diǎn)，光電門固定在a的正下方。在鋼球底部豎直地粘住一片寬度為d的遮光條。將鋼球拉至不同位置由靜止釋放，遮光條經(jīng)過(guò)光電門的擋光時(shí)間t可由計(jì)時(shí)器測(cè)出，取v作為鋼球經(jīng)過(guò)a點(diǎn)時(shí)的速度。記錄鋼球每次下落的高度h和計(jì)時(shí)器示數(shù)t，計(jì)算并比較鋼球在釋放點(diǎn)和a點(diǎn)之間的勢(shì)能變化大小ep與動(dòng)能變化大

10、小ek，就能驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒。(1)用epmgh計(jì)算鋼球重力勢(shì)能變化的大小，式中鋼球下落高度h應(yīng)測(cè)量釋放時(shí)的鋼球球心到_b_之間的豎直距離。a鋼球在a點(diǎn)時(shí)的頂端b鋼球在a點(diǎn)時(shí)的球心c鋼球在a點(diǎn)時(shí)的底端(2)用ekmv2計(jì)算鋼球動(dòng)能變化的大小，用刻度尺測(cè)量遮光條寬度，示數(shù)如圖2所示，其讀數(shù)為_(kāi)1.50(1.491.51都算對(duì))_cm。某次測(cè)量中，計(jì)時(shí)器的示數(shù)為0.0100 s，則鋼球的速度為v_1.50(1.491.51都算對(duì))_m/s。(3)下表為該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果：ep(×102j)4.8929.78614.6919.5929.38ek(×102j)5.0410.115.

11、120.029.8他發(fā)現(xiàn)表中的ep與ek之間存在差異，認(rèn)為這是由于空氣阻力造成的。你是否同意他的觀點(diǎn)？請(qǐng)說(shuō)明理由。(4)請(qǐng)你提出一條減小上述差異的改進(jìn)建議。解析：(1)要測(cè)量鋼球下落的高度，應(yīng)測(cè)量開(kāi)始釋放時(shí)鋼球的球心到鋼球在a點(diǎn)時(shí)球心的豎直距離，選b。(2)根據(jù)題圖可知，遮光條的寬度為d1.50cm，若計(jì)時(shí)器的示數(shù)為0.0100s，則鋼球的速度vm/s1.50m/s。(3)由于空氣阻力的存在，鋼球下落過(guò)程中克服空氣阻力做功，因此動(dòng)能的增加量會(huì)小于重力勢(shì)能的減少量，而題中表格數(shù)值表明動(dòng)能的增加量大于重力勢(shì)能的減少量，顯然誤差不是由于空氣阻力造成的，而是由遮光條在鋼球的下面，測(cè)得的速度比鋼球的實(shí)際速度大造成的。(4)分別測(cè)出光電門和球心到懸點(diǎn)的長(zhǎng)度l和l，計(jì)算ek時(shí)，將v折算成鋼球的速度vv。答案：(3)不同意，因?yàn)榭諝庾枇?huì)造成ek小于ep，但表中ek大于ep。(4)分別測(cè)出光電門和球心到懸點(diǎn)的長(zhǎng)度l和l，計(jì)算ek時(shí)，將v折算成鋼球的速度vv。點(diǎn)評(píng)：本題考查驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，意在考查考生的綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?edbc3191f