高中物理機(jī)械能試驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律

1、第九節(jié)實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律【學(xué)習(xí)目標(biāo)】.知道驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)原理、使用的器材及規(guī)范的操作步驟.掌握實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法.知道誤差的來源及減小誤差的方法轉(zhuǎn)變，從而驗(yàn)帶有鐵夾的鐵.能理解一些簡單的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方案的原理【新知預(yù)習(xí)】一.實(shí)驗(yàn)方法.實(shí)驗(yàn)的目的：通過實(shí)驗(yàn)來研究物體自由下落過程中動(dòng)能與勢能的證。.實(shí)驗(yàn)的裝置：（如右圖）需要的實(shí)驗(yàn)器材有：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及電源、紙帶、復(fù)寫紙、重物、架臺(tái)、導(dǎo)線、刻度尺。二.實(shí)驗(yàn)原理.本實(shí)驗(yàn)的研究對象為,研究其自由下落過程,機(jī)械能是否守恒。為了簡單最好選擇重物從 開始，下落某一高度的過程。同時(shí)為了減少重物下落過程阻力的影響，一方面在選擇重物時(shí)，應(yīng)選擇 和 較大的重

2、物，另一方面打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng) 安裝，減小紙帶所受的阻力。.重物自由下落時(shí)，只受 作用，其機(jī)械能守恒，若下落 h高度時(shí)速度大小為 v,減少的重力勢能為 mgh,增加的動(dòng)能為 1mv2,只要mgh= , 即gh=成立，即可驗(yàn)證重物自由落體運(yùn)動(dòng)中機(jī)械 能守恒。注意：本實(shí)驗(yàn)不必測量重物的 。.如圖，若研究重物自由下落0到n的過程，下落高度為 hno測第n點(diǎn)瞬時(shí)速度的方法是：由hn+八 hn-i算出 Vn=。再驗(yàn)證 =, 是否成立，即驗(yàn)證機(jī)械能守恒。h+tH三.數(shù)據(jù)處理.數(shù)據(jù)處理的兩種方法1萬法一：比較gh與一V2,如果在誤差允許的范圍內(nèi)gh=-v2,則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律。22,，r，r . rjrr 一

3、 ，、&-一，12r,r 1 rr .,萬法一：以一V2為縱軸，以 為橫軸，建立直角坐標(biāo)系，將實(shí)驗(yàn)得到的h、-V2數(shù)據(jù)描于坐標(biāo)平面內(nèi),2如果在誤差允許的范圍內(nèi)得到一條 ,則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律。2.誤差分析【導(dǎo)析探究】導(dǎo)析一：辨析計(jì)算重物下落速度方法.要確定重物的動(dòng)能，需要測出物體下落一定高度時(shí)的速度，根據(jù)已學(xué)知識(shí)，可有三種方法：vn ，2ghnvn gtnv 也,你認(rèn)為以上三種方法哪些可以用來計(jì)算重物下落某一高度的速 n 2T度，為什么？導(dǎo)析二：用常規(guī)方法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中(1)從下列器材中選出實(shí)驗(yàn)所必須的，其編號(hào)為 。A.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(包括紙帶)；B .重物；

4、C.天平；D.毫米刻度尺；E.秒表；F .運(yùn)動(dòng)小車。(2)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的安裝放置要求為 ;開始打點(diǎn)計(jì)時(shí)的時(shí)候，應(yīng)先,然后。(3)實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因主要是 ,使重物獲得的動(dòng)能往往。為減小誤差，懸掛在紙帶下的重物應(yīng)選擇 。22(4)如果以v-為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出的-h圖線是,該線的斜率等2.“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)采用重物自由下落的方法。(1)若實(shí)驗(yàn)中所用的重錘質(zhì)量m=1 kg,打點(diǎn)紙帶如圖所示，打點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02 s,則記錄B點(diǎn)時(shí)，重錘的速度vb=,重錘動(dòng)能Ek=。從開始下落起至 B點(diǎn)，重錘的重力勢能減少 量是,因此可得出的結(jié)論是2、L? 。 (g 取 10 m/s

5、)單位二mm31.4(2)根據(jù)紙帶算出相關(guān)各點(diǎn)速度v,量出下落距離h,則以v2為縱軸，以h為橫軸畫出的圖線應(yīng)是下圖中的。高考理綜物理模擬試卷注意事項(xiàng)：.答題前，考生先將自己的姓名、準(zhǔn)考證號(hào)填寫清楚，將條形碼準(zhǔn)確粘貼在考生信息條形碼粘貼區(qū)。.選擇題必須使用 2B鉛筆填涂；非選擇題必須使用0.5毫米黑色字跡的簽字筆書寫，字體工整、筆跡清楚。.請按照題號(hào)順序在各題目的答題區(qū)域內(nèi)作答，超出答題區(qū)域書寫的答案無效；在草稿紙、試題卷上答 題無效。.保持卡面清潔，不要折疊，不要弄破、弄皺，不準(zhǔn)使用涂改液、修正帶、刮紙刀。一、單項(xiàng)選擇題1.湯姆生用來測定電子比荷的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。從真空管中K極發(fā)射的一束電子

6、初速度近似為零)經(jīng)KA間的電場加速后，穿過.下中心的小孔沿中心軸的方向進(jìn)入到兩塊平行極板 P和P間的區(qū)域最后打在熒光屏的中心 O點(diǎn)處，形成一個(gè)亮點(diǎn)。已知 KA間加速電壓大小為 U,電子電荷量大小為 e、質(zhì)量為mi下列說法正確的是1A.電子到達(dá)A點(diǎn)時(shí)的速度大小為B.若在PP間加向下的勻強(qiáng)電場，則亮點(diǎn)將出現(xiàn)在點(diǎn)下方C.若在F尸間加向下的勻強(qiáng)電場，則電子通過 F胃間的時(shí)間比不加電場時(shí)長D.若在 尸產(chǎn)間同時(shí)加向下的勻強(qiáng)電場和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，則亮點(diǎn)仍可能出現(xiàn)在點(diǎn).如圖所示，三根相互平行的固定長直導(dǎo)線Li、L2和L3兩兩等距，通過Li、L2中的電流相同，Li、L2中的電流方向垂直紙面向里，L3中的

7、電流方向垂直紙面向外，在三根導(dǎo)線與紙面的交點(diǎn)所構(gòu)成的等邊三角形的 中心上放有一電流方向垂直紙面向外的通電長直導(dǎo)線，則該導(dǎo)線受到的安培力的方向?yàn)? jgA.指向Li B .指向L2C.指向L3 D .背離L3.如圖所示，水平線 OO在某豎直平面內(nèi)，距地面高度為h, 一條長為l (lt 2B.用=A2 ； t 1 t2C.%瓦1 ;tivt2D.耳=&穌3 ； tivt2二、多項(xiàng)選擇題.圖甲所示的“軌道康復(fù)者”航天器可在太空中給“垃圾”衛(wèi)星補(bǔ)充能源，延長衛(wèi)星的使用壽命。圖乙是“軌道康復(fù)者”在某次拯救一顆地球同步衛(wèi)星前，二者在同一平面內(nèi)沿相同繞行方向繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的示意圖，此時(shí)二者的連線通過地

8、心、軌道半徑之比為1: 4。若不考慮衛(wèi)星與“軌道康復(fù)者”之間的引力，則下列說法正確的是 （）。A.站在赤道上的人觀察到“軌道康復(fù)者”向西運(yùn)動(dòng) TOC o 1-5 h z .在圖示軌道上，“軌道康復(fù)者”的加速度大小是地球同步衛(wèi)星的16倍C.在圖示軌道上，地球同步衛(wèi)星的機(jī)械能大于“軌道康復(fù)者”的機(jī)械能D.若要對該同步衛(wèi)星實(shí)施拯救，“軌道康復(fù)者”應(yīng)從圖示軌道上加速，然后與同步衛(wèi)星對接.如圖甲所示，用豎直向上的力F拉靜止在水平地面上的物體。物體在向上運(yùn)動(dòng)的過程中，其機(jī)械能E與位移x的關(guān)系如圖乙，其中 OA為直線，AB為曲線，BC與x軸平行。選擇在地面處重力勢能為零，其它 阻力不計(jì)。下列說法正確的是甲乙

9、0 xi過程中物體所受拉力的功率隨時(shí)間均勻增加xiX2過程中，物體的動(dòng)能先增大后減小x2x3過程中，物體的加速度不變0 x2過程中，物體克服重力做功的功率一直增大.如圖（a）所示，點(diǎn)電荷 M N固定于光滑絕緣水平桌面上，其連線的中垂線上有A、B、C三點(diǎn)。一帶電量為+q的小球自A點(diǎn)由靜止釋放，其運(yùn)動(dòng)的 v-t圖像如圖（b）所示，運(yùn)動(dòng)到B、C點(diǎn)的時(shí)刻分別為tB、 tc,速度大小分別為 VB、vc,且tB時(shí)刻圖線切線斜率最大。則下列說法中正確的是圖圖出）A. A、B、C三點(diǎn)中，B點(diǎn)的電場強(qiáng)度最大B.由A到C的過程中小球的電勢能先減小后變大C.由A到C的過程中，電勢逐漸升高D. B、C兩點(diǎn)之間的電勢差

10、 比=耀網(wǎng) .整）起 2q10.分子力F與分子間距離r的關(guān)系如圖所示，曲線與橫軸交點(diǎn)的坐標(biāo)為0,兩個(gè)相距較遠(yuǎn)的分子僅在分 子力作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng)，直至不能再靠近。在此過程中，下列說法正確的是r=r。時(shí)，分子動(dòng)能最大r= r 0時(shí)，分子勢能最大r r 0階段，F(xiàn)做正功，分子動(dòng)能增加，分子勢能減小r r 0階段，F(xiàn)先增大后減小三、實(shí)驗(yàn)題.某實(shí)驗(yàn)興趣小組想測定一節(jié)新千電池的內(nèi)阻，由于新電池內(nèi)阻很小，內(nèi)阻測量誤差較大，于是該興趣 小組采用了如圖所示的電路進(jìn)行測量。11)一享|二士工.拿一3一- S 二國,一sSIsssESsg,SJsss一一一（1）某同學(xué)先用歐姆表測量定值電阻阻值，測量之前發(fā)現(xiàn)多用

11、電表如圖（2）所示，應(yīng)調(diào)節(jié) ,使指針指在刻度盤左側(cè)8歐姆處。然后將選擇開關(guān)打到如圖（3）所示，測量值如圖（4）所示，則定值電阻為（2）將開關(guān)閉合后，測量電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，記錄下多組電壓表和電流表的示數(shù)。有同學(xué)提出利用歐姆表測定值電阻誤差較大，用伏安法測量更為精確，于是將多用電表的選擇開關(guān)打到直流電壓1 V擋測量其電壓，多用電表的黑表筆應(yīng)接定值電阻的一端（填A(yù)”或 B”），其中某次測量時(shí)，多用電表讀數(shù)如圖（5）所示，其讀數(shù)為 V,根據(jù)測量數(shù)據(jù)作出電源和電阻的伏安特性曲線如圖（6）所示,則電源內(nèi)阻r= G。.某學(xué)生用如圖甲所示的裝置驗(yàn)證“力的平行四邊形定則用一木板（貼有坐標(biāo)紙）豎直

12、放在鐵架臺(tái)簧所在平面后，其部分實(shí)驗(yàn)操作如下，請完成下列相關(guān)內(nèi)容：如圖乙，在木板上記下懸掛兩個(gè)鉤碼時(shí)彈簧末端的位置I ；卸下鉤碼然后將兩繩套系在彈簧下端，用兩彈簧秤將彈簧末端拉到同一位置 。，記錄細(xì)繩套、出的方向及兩彈簧秤相應(yīng)的讀數(shù) .圖乙中B彈簧秤的讀數(shù) 為.（彈簧秤單位：%）該同學(xué)在坐標(biāo)紙上畫出了兩彈簧秤拉力匕、力的大小和方向，以及由鉤碼的重量畫出鉤碼對彈簧的拉力F的大小和方向，如圖丙所示，請?jiān)趫D丙中作出&、“二的合力觀察比較F和：；，得出結(jié)論.四、解答題.如圖所示，一個(gè)人用一根長L=1m只能承受F=74N拉力的繩子，拴著一個(gè)質(zhì)量為m=1kg的小球，在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)， 已知圓心O離地面

13、距離h=6m,轉(zhuǎn)動(dòng)中小球在最低點(diǎn)時(shí)繩子恰好斷了。（取g=10m/s2）(1)繩子斷時(shí)小球運(yùn)動(dòng)的角速度多大？(2)繩斷后，小球落地點(diǎn)與拋出點(diǎn)間的水平距離是多少？.如圖所示A、B質(zhì)量分別為 mA=1kg, mB=2kg AB間用彈簧連接著，彈簧彈性系數(shù)k=100N/m,輕繩一端系在A上，另一端跨過定滑輪，B為套在輕繩上的光滑圓環(huán)，另一圓環(huán)C固定在桌邊，B被C擋住而靜止在C上，若開始時(shí)作用在繩子另一端的拉力F為零，此時(shí)A處于靜止且剛沒接觸地面?，F(xiàn)用恒定拉力F=15N拉繩子，恰能使 B離開C但不能繼續(xù)上升，不計(jì)摩擦且彈簧沒超過彈性限度，g=10m/s2求：(1) B剛要離開C時(shí)A的加速度，(2)若把拉

14、力F改為F/=30N,則B剛要離開C時(shí)，A的速度大小。【參考答案】、單項(xiàng)選擇題題號(hào)123456答案DCBDDB二、多項(xiàng)選擇題BDABCADACE三、實(shí)驗(yàn)題11 .定位螺絲4.5 B 0,71 0.6712. 38-4.24四、解答題(1) 8rad/s ; (2) 8m2(1) / 一 Iw% 豎直向下(2)高考理綜物理模擬試卷注意事項(xiàng)：.答題前，考生先將自己的姓名、準(zhǔn)考證號(hào)填寫清楚，將條形碼準(zhǔn)確粘貼在考生信息條形碼粘貼區(qū)。.選擇題必須使用 2B鉛筆填涂；非選擇題必須使用0.5毫米黑色字跡的簽字筆書寫，字體工整、筆跡清楚。.請按照題號(hào)順序在各題目的答題區(qū)域內(nèi)作答，超出答題區(qū)域書寫的答案無效；在

15、草稿紙、試題卷上答 題無效。.保持卡面清潔，不要折疊，不要弄破、弄皺，不準(zhǔn)使用涂改液、修正帶、刮紙刀。一、單項(xiàng)選擇題.如圖，衛(wèi)星攜帶一探測器在半徑為3R （R為地球半徑）的圓軌道上繞地球飛行。在 a點(diǎn)，衛(wèi)星上的輔助動(dòng)力裝置短暫工作，將探測器沿運(yùn)動(dòng)方向射出（設(shè)輔助動(dòng)力裝置噴出的氣體質(zhì)量可忽略）。之后衛(wèi)星沿新的橢圓軌道運(yùn)動(dòng)，其近地點(diǎn)b距地心的距離為nR （n略小于3）,已知地球質(zhì)量為 M,引力常量為 G,則衛(wèi)星在橢圓軌道上運(yùn)行的周期為（）m - r慵 D. 2018年12月8日凌晨2點(diǎn)24分，中國長征三號(hào)乙運(yùn)載火箭在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心起飛，把嫦娥四號(hào)探測器送入地月轉(zhuǎn)移軌道，“嫦娥四號(hào)”經(jīng)過地月轉(zhuǎn)移軌

16、道的P點(diǎn)時(shí)實(shí)施一次近月調(diào)控后進(jìn)入環(huán)月圓形軌道I ,再經(jīng)過系列調(diào)控使之進(jìn)人準(zhǔn)備落月”的橢圓軌道H ,于 2019年1月3日上午10點(diǎn)26分，最終實(shí)現(xiàn)人 類首次月球背面軟著陸。若繞月運(yùn)行時(shí)只考慮月球引力作用，下列關(guān)于“嫦娥四號(hào)的說法正確的是A. “嫦娥四號(hào)”的發(fā)射速度必須大于11.2km/sB.沿軌道I運(yùn)行的速度大于月球的第一宇宙速度C.沿軌道I運(yùn)行至P點(diǎn)的加速度小于沿軌道n運(yùn)行至P點(diǎn)的加速度D.經(jīng)過地月轉(zhuǎn)移軌道的P點(diǎn)時(shí)必須進(jìn)行減速后才能進(jìn)入環(huán)月圓形軌道I.如圖甲所示，兩個(gè)點(diǎn)電荷Q、Q固定在x軸上距離為L的兩點(diǎn)，其中 Q帶正電位于原點(diǎn) O, a、b是它們連線延長線上的兩點(diǎn)，其中 b點(diǎn)與O點(diǎn)相距3L

17、現(xiàn)有一帶正電的粒子 q以一定的初速度沿 x軸從a點(diǎn)開 始經(jīng)b點(diǎn)向遠(yuǎn)處運(yùn)動(dòng)（粒子只受電場力作用），設(shè)粒子經(jīng)過a、b兩點(diǎn)時(shí)的速度分別為 va、Vb,其速度隨坐 標(biāo)x變化的圖象如圖乙所示，則以下判斷正確的是甲031-乙 工Q帶負(fù)電且電荷量大于 Qb點(diǎn)的場強(qiáng)不為零a點(diǎn)的電勢比b點(diǎn)的電勢高D.該粒子在a點(diǎn)的電勢能比在 b點(diǎn)的電勢能小.將兩個(gè)點(diǎn)電荷 A、B分別固定在水平面上 x軸的兩個(gè)不同位置上，將一帶負(fù)電的試探電荷在水平面內(nèi)由A點(diǎn)的附近沿x軸的正方向移動(dòng)到 B點(diǎn)附近的過程中，該試探電荷的電勢能隨位置變化的圖象如圖所示，已知Xa6Xcb,圖中的水平虛線在 C點(diǎn)與圖線相切，兩固定點(diǎn)電荷帶電量的多少分別用qA

18、、qB表示。則下列分析正確的是A.兩固定點(diǎn)電荷都帶正電，且qAqBB.在AB連線內(nèi)，C點(diǎn)的電場強(qiáng)度最小但不等于零C.因試探電荷的電勢能始終為正值，可知AB兩點(diǎn)間沿x軸方向的電場強(qiáng)度始終向右D.如果將試探電荷的電性改為正電，則該電荷在C點(diǎn)的電勢能最大質(zhì)點(diǎn)從M點(diǎn)出發(fā)經(jīng)P點(diǎn)到達(dá)N點(diǎn)，已知弧長5.如圖所示的曲線是某個(gè)質(zhì)點(diǎn)在恒力作用下的一段運(yùn)動(dòng)軌跡MP大于弧長PN質(zhì)點(diǎn)由M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)與從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的時(shí)間相等II下列說法中正確的是A.質(zhì)點(diǎn)從M到N過程中速度大小保持不變B.質(zhì)點(diǎn)在這兩段時(shí)間內(nèi)的速度變化量大小相等，方向相同C.質(zhì)點(diǎn)在這兩段時(shí)間內(nèi)的速度變化量大小不相等，但方向相同D.質(zhì)點(diǎn)在MN間的運(yùn)動(dòng)不是勻變速運(yùn)動(dòng).將一質(zhì)量為 M的光滑斜劈固定在水平面上一質(zhì)量為M的光滑滑塊（滑塊可以看成質(zhì)點(diǎn)）從斜面頂端由靜止自由滑下.在此過程中，斜劈對滑塊的支持力記為地面對斜劈的支持力記為 Fg ,滑塊到達(dá)斜面底端時(shí)，相對地面的速度大小記為v、豎直分速度的大小記為 曾子。若取消固定斜劈的裝置.再讓滑塊從斜面頂端由靜止下滑.在滑塊的壓力作用下斜劈會(huì)向左做勻加速運(yùn)動(dòng).在此過程中.斜劈對滑塊的支持力記為琦1、地面對斜劈的支持力記為 Fg ,滑塊到達(dá)斜面底端時(shí)，相對地面的速度大小記為v、豎