hb070驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律

1、第70節(jié)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律1.2016年上海卷26.（3分）在“用DIS研究機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，用到的傳感器是傳感器。若擺錘直徑的測(cè)量值大于其真實(shí)值會(huì)造成擺錘動(dòng)能的測(cè)量值偏。（選填：“大”或“小”）。【答案】光電門；大【解析】在實(shí)驗(yàn)中，擺錘的速度通過(guò)光電門進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量的速度是通過(guò)小球直徑d與擋光時(shí)間的比值進(jìn)行計(jì)算，為：v=,當(dāng)擺錘直徑測(cè)量值大于真實(shí)值時(shí)，小球直徑d會(huì)變大，導(dǎo)致計(jì)算出A的小球速度變大，故小球動(dòng)能也會(huì)變大。2.2017年天津卷9.（2）如圖所示，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上，使重物帶動(dòng)紙帶從靜止開始白由II下落，利用此裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。B. 對(duì)于該實(shí)驗(yàn)，下列操作中對(duì)減小實(shí)

2、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(duì)正C.精確測(cè)量出重物的質(zhì)量D?用手托穩(wěn)重物，接通電源后，撒手釋放重物某實(shí)驗(yàn)小組利用上述裝置將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到50Hz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(zhǎng)，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(cè)出，利用下列測(cè)量值能完成驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的選項(xiàng)有(AB|JDEFGA.OA、AD和EG的長(zhǎng)度OC、BC和CD的長(zhǎng)度BD、CF和EG的長(zhǎng)度C.AC、BD和EG的長(zhǎng)度【答案】AB;BC?！窘馕觥恐匚镞x用質(zhì)量和密

3、度較大的金屬錘，減小空氣阻力，以減小誤差，故A正確；兩限位孔在同一豎直面內(nèi)上下對(duì)正，減小紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間的阻力，以減小誤差，故B正確；驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的原理是:mgh一一mv;-一mv;,重物質(zhì)量可以消去，無(wú)需精確測(cè)量出重物的質(zhì)量,22故C錯(cuò)誤；用手拉穩(wěn)紙帶，而不是托住重物，接通電源后，撒手釋放紙帶，故D錯(cuò)誤。由EG的長(zhǎng)度長(zhǎng)度可求出打F點(diǎn)的速度V2,打0點(diǎn)的速度vi=O，但求不出OF之間的距離h,故A錯(cuò)誤；由BC和CD的長(zhǎng)度長(zhǎng)度可求出打C點(diǎn)的速度V2,打0點(diǎn)的速度vi=0，有0C之間的距離h，可以來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，故B正確；由BD和EG的長(zhǎng)度可分別求出打C點(diǎn)的速度vi和打F點(diǎn)的速度V

4、2，有CF之間的距離h,可以來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，故C正確；AC、BD和EG的長(zhǎng)度可分別求出BCF三點(diǎn)的速度，但BC、CF、BF之間的距離都無(wú)法求出，無(wú)法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，故D錯(cuò)誤。3.2013年海南卷11.某同學(xué)用圖(a)所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。當(dāng)?shù)刂亓σ阎螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz,加速度為g=9.80m/s2。實(shí)驗(yàn)中該同學(xué)得到的一條點(diǎn)跡清晰的完整紙帶如圖(b)所示。紙帶上的第一個(gè)點(diǎn)記為O,另選連續(xù)的三個(gè)點(diǎn)A、B、C進(jìn)行測(cè)量，圖中給出了這三個(gè)3位有效數(shù)字)點(diǎn)到O點(diǎn)的距離hA、hB和he的值。回答下列問(wèn)題(計(jì)算結(jié)果保留(1) 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打B點(diǎn)時(shí)，重物速度的大小Vb=m/s

5、;(2) 通過(guò)分析該同學(xué)測(cè)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，他的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律？簡(jiǎn)要說(shuō)明分析的依據(jù)。答案：(1)3.90(2)VB2/2=7.61(m/s)2,因?yàn)閙vB2/2-mghb,近似驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律解析：(1)由勻變速直線運(yùn)動(dòng)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于平均速度可知vb二見(jiàn)虹，由電源頻率為2T50Hz可知T=0.02s，代入其他數(shù)據(jù)可解得VB=3.90m/s.(2)本實(shí)驗(yàn)是利用白由落體運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，只要在誤差允許范圍內(nèi)，重物重力勢(shì)能的減少等于其動(dòng)能的增加，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。選同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果近似驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律。B點(diǎn)分析,由于1mvi：7.61m,mghb=7.857m,

6、故該究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)(1)圖1中A、B、C、D、E表示部分實(shí)驗(yàn)器材，甲同學(xué)需2AB4.2015年理綜浙江卷21.(10分)甲同學(xué)準(zhǔn)備做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)同學(xué)需在圖中選用的器材用字母表示)(2)乙同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室選齊所需器材后，經(jīng)正確操作獲得如圖2所示的兩條紙帶和。紙帶?土？1?1|29303132333435363738cm|1|nii|irnmi282930323334353631cm勺加速度大(填或者)，其加速度大小答案：(1)AB;BDE(2)；(2.5±0.2)m/s2解析：(1)驗(yàn)證“機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)，需要在豎直面打出一條重錘下落的紙帶，即可驗(yàn)證，故(

7、2)紙帶中前三個(gè)點(diǎn)的位移差為選儀器AB;“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)需要鉤碼拉動(dòng)小車打出一條紙帶，故選BDEAX1=(32.40-30.70)-(30.70-29.10)=0.1cm紙帶中前三個(gè)點(diǎn)的位移差為AX2=(31.65-29.00)-(29.00-27.40)=0.05cm2根據(jù)逐差法聯(lián)二aT可得紙帶的加速度比大，大小為0.110八-0.2222m/s2.5m/s。5.2011年海南卷14?現(xiàn)要通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示：水平桌面上固定一傾斜的氣墊導(dǎo)軌；導(dǎo)軌上A點(diǎn)處有一帶長(zhǎng)方形遮光片的滑塊，其總質(zhì)量為M,左端由跨過(guò)輕質(zhì)光滑定滑輪的細(xì)繩與一質(zhì)量為m的石去碼相連；

8、遮光片兩條長(zhǎng)邊與導(dǎo)軌垂直；導(dǎo)軌上B點(diǎn)有一光電門，可以測(cè)量遮光片的瞬時(shí)速度。用g表示重力加速度。完成下列填空和作圖，遮光片經(jīng)過(guò)光電門時(shí)的擋光時(shí)間t。用d表示A點(diǎn)到導(dǎo)軌低端C點(diǎn)的距離,i=r光電門b?©示遮光片的寬度,s表示A,B兩點(diǎn)的距離，將遮光片通過(guò)光電門的平均速度看作滑埋通歹(1)若將滑塊白能的減小量A點(diǎn)由靜止釋放，則在滑塊從A運(yùn)動(dòng)至B的過(guò)程中，滑塊、片與瑟碼組成的系統(tǒng)重可表示為。動(dòng)能的增加量可表示為。若在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒，1與s的關(guān)系式為t2(2)多次改變光電門的位置，每次均令滑塊白同一點(diǎn)1t2(A點(diǎn))下滑，測(cè)量相應(yīng)的s與t值，結(jié)果如12345s(m)0.6000.8001.

9、0001.2001.400t(ms)8.227.176.445.855.431/t2(104s-2)1.481.952.412.923.391以s為橫坐標(biāo)，A7為縱坐標(biāo)，在答題卡上對(duì)應(yīng)圖2位置的坐標(biāo)紙中描出第1和第5個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)；根據(jù)5個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)作直線，求得該直線的斜率k=1(4m-1-2(保留3位有效數(shù)字)。1由測(cè)得的h、d、b、M和m數(shù)值可以計(jì)算出2s直線的斜率k。，將k和ko進(jìn)行比較，若其差t2值在試驗(yàn)允許的范圍內(nèi)，則可認(rèn)為此試驗(yàn)驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律。答:(1)(dM-m)gs(Mm)br2t23.43,02.624-2i1/t(I04s),.4扣,1 2(hM-dm)g2St(Mm)db(2

10、)如圖；2.40|,.0.60.81.01.21.4藤到達(dá)B點(diǎn)的速度為vA-,動(dòng)能的增加量2421/t(ioS)【解析】（1）重力勢(shì)能的減少量hh二Mgsmgs=（Mm）gs,pddK11b2"EkY(Mm)vA-(Mm)7若在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒，可得：12(hM-dm)g22st(Mm)db3.02.62.21,8fliittSiottSitlift,»#BSMII（2）利用圖像可求得斜率為2.40X1m-1?-2phIUKI._nI?0.60.8-Bl20Hz、30Hz和40Hz。f,需要用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和其它題利用和圖（b）中給出B點(diǎn)時(shí)，重物下落的速度大小為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器用實(shí)

11、驗(yàn)數(shù)據(jù)分別進(jìn)行逐差法得直線斜率為2.399X1m-12,保留3位有效數(shù)字為2.40X1m-16.2016年新課標(biāo)I卷22.（5分）某同學(xué)用圖（a）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，可以使用的頻率有打出紙帶的一部分如圖（b）所示。該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有記錄交流電的頻率給條件進(jìn)行推算。（1）若從打出的紙帶可判定重物勻加速下落的物理量可以寫出：在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出MS1S2S3圖（b）時(shí)重物下落的速度大小為重物下落的加速度大小為已測(cè)得S=8.89cm,$=9.50cm,S3=10.10cm，當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮?.80m/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

12、此推算出f為。zfff2答案：-(SiS2);(S2S3);(S3-S)(2)40222解析：(1)由于重物勻加速下落，A、B、C、D各相鄰點(diǎn)之間時(shí)間間隔相同，因此動(dòng)到C的B點(diǎn)應(yīng)是從A運(yùn)過(guò)程的中間時(shí)刻，由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論可得：B點(diǎn)的速度Vb等于AC段的平均速度，即VB=SiS22T1f由于T，故VB(SiS2)同理可得VC=f(S2，S3)勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度VVc-vba;:(S2S3)-(SS2)+(S3S)(2)重物下落的過(guò)程中，由牛頓第二定律可得：mg_阻=0.01mgFaa=0.99gma由已知條件由得代入數(shù)據(jù)得f:40Hz代入得：7.2016年北京卷21(18分)R隨溫(1)

13、熱敏電阻常用于溫度控制或過(guò)熱保護(hù)裝置中。圖1為某種熱敏電阻和金屬熱電阻的阻值度t變化的示意圖。由圖可知，這種熱敏電阻在溫度上升時(shí)導(dǎo)電能力金屆熱電阻（選填“增強(qiáng)”或“減弱”）；相對(duì)金屬熱電阻而言，熱敏電阻對(duì)溫度變化的影響更（選填“敏感”或“不敏感”）A. （2）利用圖2裝置做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)。為驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒，需要比較重物下落過(guò)程中任意兩點(diǎn)間的動(dòng)能變化量與勢(shì)能變化量速度變化量和勢(shì)能變化量速度變化量和高度變化量除帶夾子的重物、紙帶、鐵架臺(tái)（含鐵夾）、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、導(dǎo)線及開圖2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3）B.刻度尺C.天平（含瑟碼）實(shí)驗(yàn)中，先接通電源，再

14、釋放重物，得到圖3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(cè)得它們到起始點(diǎn)0的距離分別為hA、hB、he。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E點(diǎn)的過(guò)程中，重物的重力勢(shì)能變化量AEp=動(dòng)能變化量E=大多數(shù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，重力勢(shì)能的減少量大于動(dòng)能的增加量，原因是A.利用公式v=gt計(jì)算中午速度B.利用公式v=".2gh計(jì)算重物速度C.存在空氣阻力和摩擦力阻力的影響在紙帶上選取多個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，測(cè)量它們到起始點(diǎn)0的距（9芳同學(xué)想用下述方法研究機(jī)械能是否守恒D?沒(méi)有采用多次試驗(yàn)去平均值的方法離h,計(jì)算對(duì)應(yīng)計(jì)數(shù)點(diǎn)的重物速度V,描繪v2

15、-h圖像，并做如下判斷：若圖像是一條過(guò)原點(diǎn)的直線則重物下落過(guò)程中機(jī)械能守恒，請(qǐng)你分析論證該同學(xué)的判斷是否正確?！敬鸢浮?1)增強(qiáng)；敏感(2)AAB-mghb,!m(hAhA)2C該同學(xué)的判斷依據(jù)不正確22T【解析】(1)由R-t圖像可得，隨溫度升高熱敏電阻的阻值降低，且熱敏電阻阻值隨溫度變化的更快，所以當(dāng)溫度上升時(shí)熱敏電阻導(dǎo)電能力增強(qiáng)，相對(duì)于金屬電阻而言，熱敏電阻對(duì)溫度變化的響應(yīng)更敏感。(2) 由機(jī)械能守恒可知，實(shí)驗(yàn)只需要比較動(dòng)能的變化量和勢(shì)能的變化量。所以選A。電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是交流電源，故A正確。因?yàn)樵谟?jì)算重力勢(shì)能時(shí)，需要用到紙帶上兩點(diǎn)之間的距離，所以還需要刻度尺，故B正確；根據(jù)mgh

16、=gmv2_0可把等式兩邊的質(zhì)量抵消掉，故不需要天平，C錯(cuò)誤。重力勢(shì)能改變兩為EpAmghB,由于下落過(guò)程中是勻變速直線運(yùn)動(dòng)，所以根據(jù)中間時(shí)刻規(guī)律可得B點(diǎn)的速度為vb=-hChA，所以_eamvb=-m(hc_)22T222T實(shí)驗(yàn)過(guò)程中存在空氣阻力，紙帶運(yùn)動(dòng)過(guò)程中存在摩擦力，C正確；該同學(xué)的判斷依據(jù)不正確，在重物下落h的過(guò)程中，若阻力f恒定，根據(jù)mghfh=±mv20得2到v2=2(g_f)h可知，v2-h圖像就是過(guò)原點(diǎn)的一條直線。要向通過(guò)v2-h圖像的方法驗(yàn)證機(jī)械能是m否守恒，還必須看圖像的斜率是否接近2g.11-1圖8.2016年江蘇卷11.某同學(xué)用如圖11-1所示的裝置驗(yàn)證機(jī)械

17、能守恒定律。一根細(xì)線系住鋼球，方。在鋼球底部豎直地粘住一片寬度為d的遮光條.將鋼球懸掛在鐵架臺(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d可由計(jì)時(shí)器測(cè)出，取v二一作為鋼球經(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AEp與動(dòng)能變化大小呂，就能驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒題11-2圖示數(shù)如圖11-2所示，其讀用AEp=mgh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)的鋼球球心到間的豎直距離。(3) 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1用£=;

18、百評(píng)算鋼球動(dòng)能變化的大小，用刻度尺測(cè)量遮光條寬度,數(shù)為cm某次測(cè)量中，計(jì)時(shí)器的示數(shù)為0.0100s，則鋼球的速度為v=m/s下表為該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果:AEp/(10-2J)4.8929.78614.6919.5929.38AEk/(10-2J)5.0410.115.120.029.8他發(fā)現(xiàn)表中的AEP與AEk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。請(qǐng)你提出一條減小上述差異的改進(jìn)建議?！敬鸢浮?1)B1.50(1.49?1.51都算對(duì))1.50(1.49?1.51都算對(duì))不同意，因?yàn)榭諝庾枇?huì)造成AH小于AEp,但表中AEk大于AEp。l分別測(cè)出光電門和球心到懸點(diǎn)的長(zhǎng)度L和I,計(jì)算AH時(shí)，將v折算成鋼球的速度v'=v。【解析】(1)小球下落的高度為初末位置球心間的距離，所以選B