高中物理必修二第八章 5

1、5實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律學(xué)習(xí)目標(biāo)1.明確驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的基本思路并能進(jìn)行相關(guān)量的測(cè)量.2.能正確進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出結(jié)論，能定性地分析產(chǎn)生誤差的原因.一、實(shí)驗(yàn)思路機(jī)械能守恒的前提是“只有重力或彈力做功”，因此研究過(guò)程一定要滿足這一條件.本節(jié)實(shí)驗(yàn)我們以只有重力做功的過(guò)程進(jìn)行研究.二、物理量的測(cè)量及數(shù)據(jù)分析只有重力做功時(shí)，只發(fā)生重力勢(shì)能和動(dòng)能的轉(zhuǎn)化.(1)要驗(yàn)證的表達(dá)式：eq f(1,2)mv22mgh2eq f(1,2)mv12mgh1或：eq f(1,2)mv22eq f(1,2)mv12mgh1mgh2.(2)所需測(cè)量的物理量：物體所處兩位置之間的高度差，及物體的運(yùn)動(dòng)速度.三

2、、參考案例案例1研究自由下落物體的機(jī)械能1.實(shí)驗(yàn)器材鐵架臺(tái)(帶鐵夾)、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、重物(帶夾子)、紙帶、復(fù)寫(xiě)紙(或墨粉盤(pán))、導(dǎo)線、毫米刻度尺、交流電源.2.實(shí)驗(yàn)步驟(1)安裝裝置：按圖1甲所示把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝在鐵架臺(tái)上，用導(dǎo)線把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與電源連接好.圖1(2)打紙帶：在紙帶的一端把重物用夾子固定好，另一端穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，用手豎直提起紙帶使重物?？吭诖螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器附近.先接通電源后釋放紙帶，讓重物拉著紙帶自由下落.重復(fù)幾次，得到35條打好點(diǎn)的紙帶.(3)選紙帶并測(cè)量：選擇一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，確定要研究的開(kāi)始和結(jié)束的位置，測(cè)量?jī)晌恢弥g的距離h及兩位置時(shí)的速度，代入表達(dá)式進(jìn)行驗(yàn)證.3.數(shù)據(jù)處

3、理(1)計(jì)算各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度：如圖乙所示，根據(jù)公式vneq f(hn1hn1,2T)，計(jì)算出某一點(diǎn)的瞬時(shí)速度vn.(2)機(jī)械能守恒定律的驗(yàn)證方法一：利用起始點(diǎn)和第n點(diǎn).選擇開(kāi)始的兩點(diǎn)間距接近2 mm的一條紙帶，打的第一個(gè)點(diǎn)為起始點(diǎn)，如果在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)mghneq f(1,2)mvn2，則機(jī)械能守恒定律得到驗(yàn)證.方法二：任取兩點(diǎn)A、B.如果在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)mghABeq f(1,2)mvB2eq f(1,2)mvA2，則機(jī)械守恒定律得到驗(yàn)證.方法三：圖像法(如圖2所示).圖2若在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)圖線是一條過(guò)原點(diǎn)且斜率為g的直線，則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律.4.誤差分析本實(shí)驗(yàn)的誤差主要是

4、由紙帶測(cè)量產(chǎn)生的偶然誤差以及重物和紙帶運(yùn)動(dòng)中的空氣阻力及打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的摩擦阻力引起的系統(tǒng)誤差.5.實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝時(shí)，要使兩限位孔的中線在同一豎直線上，以減小摩擦阻力.(2)應(yīng)選用質(zhì)量和密度較大的重物.增大密度可以減小體積，可使空氣阻力的影響相對(duì)減小.(3)實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先接通電源，讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作后再松開(kāi)紙帶讓重物下落.(4)本實(shí)驗(yàn)中的幾種驗(yàn)證方法均不需要(填“需要”或“不需要”)測(cè)重物的質(zhì)量m.(5)速度不能用vgt或veq r(2gh)計(jì)算，應(yīng)根據(jù)紙帶上測(cè)得的數(shù)據(jù)，利用vneq f(hn1hn1,2T)計(jì)算瞬時(shí)速度.案例2研究沿斜面下滑物體的機(jī)械能1.實(shí)驗(yàn)器材氣墊導(dǎo)軌、數(shù)字

5、計(jì)時(shí)器、帶有遮光條的滑塊.2.實(shí)驗(yàn)裝置如圖3所示，把氣墊導(dǎo)軌調(diào)成傾斜狀態(tài)，滑塊沿傾斜的氣墊導(dǎo)軌下滑時(shí)，忽略空氣阻力，重力勢(shì)能減小，動(dòng)能增大.圖33.實(shí)驗(yàn)測(cè)量及數(shù)據(jù)處理(1)測(cè)量?jī)晒怆婇T之間的高度差h；(2)滑塊經(jīng)過(guò)兩光電門時(shí)遮光條遮光時(shí)間t1和t2，計(jì)算滑塊經(jīng)過(guò)兩光電門時(shí)的瞬時(shí)速度.若遮光條的寬度為L(zhǎng)，則滑塊經(jīng)過(guò)兩光電門時(shí)的速度分別為v1eq f(L,t1)，v2eq f(L,t2)；(3)若在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)滿足mgheq f(1,2)mv22eq f(1,2)mv12，則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律.4.誤差分析兩光電門之間的距離稍大一些，可以減小誤差；遮光條的寬度越小，誤差越小.一、研究自由下

6、落物體的機(jī)械能(2018雙峰一中高一下學(xué)期期末)某同學(xué)用如圖4甲所示裝置“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”時(shí)，所用交流電源的頻率為50 Hz，得到如圖乙所示的紙帶.選取紙帶上打出的連續(xù)五個(gè)點(diǎn)A、B、C、D、E，測(cè)出A點(diǎn)距起點(diǎn)O的距離為s019.00 cm，點(diǎn)A、C間的距離為s18.36 cm，點(diǎn)C、E間的距離為s29.88 cm，g取9.8 m/s2，測(cè)得重物的質(zhì)量為m1 kg.圖4(1)下列做法正確的有_.A.必須要稱出重物和夾子的質(zhì)量B.圖中兩限位孔必須在同一豎直線上C.將連著重物的紙帶穿過(guò)限位孔，用手提住，且讓手盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器D.實(shí)驗(yàn)時(shí)，先放開(kāi)紙帶，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源E.數(shù)據(jù)處理時(shí)，應(yīng)選擇紙

7、帶上距離較近的兩點(diǎn)作為初、末位置(2)選取O、C兩點(diǎn)為初、末位置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，重物減少的重力勢(shì)能是_J，打下C點(diǎn)時(shí)重物的速度大小是_m/s.(結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)(3)根據(jù)紙帶算出打下各點(diǎn)時(shí)重物的速度v，量出下落距離s，則以eq f(v2,2)為縱坐標(biāo)、s為橫坐標(biāo)畫(huà)出的圖像應(yīng)是下列選項(xiàng)中的_.答案(1)B(2)2.682.28(3)C解析(2)重物減少的重力勢(shì)能為：Epmghmg(s0s1)1 kg9.8 m/s2(19.008.36)102 m2.68 JvCeq f(s1s2,4T)eq f(8.369.88102,40.02) m/s2.28 m/s(3)在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的

8、實(shí)驗(yàn)中，有：mgseq f(1,2)mv2，則有：eq f(v2,2)gs，g是常數(shù)，所以圖線為過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線，圖線的斜率等于g，即重力加速度，故選C.二、研究沿斜面下滑物體的機(jī)械能現(xiàn)利用如圖5所示裝置“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”.圖中AB是固定的光滑斜面，斜面的傾角為30，1和2是固定在斜面上適當(dāng)位置的兩個(gè)光電門，與它們連接的光電計(jì)時(shí)器都沒(méi)有畫(huà)出.讓滑塊從斜面的頂端滑下，光電門1、2各自連接的光電計(jì)時(shí)器顯示的擋光時(shí)間分別為5.00102 s、2.00102 s.已知滑塊質(zhì)量為2.00 kg，滑塊沿斜面方向的長(zhǎng)度為5.00 cm，光電門1和2之間的距離為0.54 m，g取9.80 m/s2，取滑塊

9、經(jīng)過(guò)光電門時(shí)的速度為其平均速度.(結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)圖5(1)滑塊通過(guò)光電門1時(shí)的速度v1_ m/s，通過(guò)光電門2時(shí)的速度v2_ m/s.(2)滑塊通過(guò)光電門1、2之間的動(dòng)能增加量為_(kāi) J，重力勢(shì)能的減少量為_(kāi) J.(3)實(shí)驗(yàn)可以得出的結(jié)論：_.答案(1)1.002.50(2)5.255.29(3)在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，滑塊的機(jī)械能守恒解析(1)v1eq f(L,t1)eq f(5.00102,5.00102) m/s1.00 m/sv2eq f(L,t2)eq f(5.00102,2.00102) m/s2.50 m/s(2)動(dòng)能增加量Ekeq f(1,2)mv22eq f(1,2)

10、mv125.25 J.重力勢(shì)能的減少量：Epmgssin 305.29 J.(3)在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，滑塊的機(jī)械能守恒.三、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)利用氣墊導(dǎo)軌“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”，實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖6所示.圖6(1)實(shí)驗(yàn)步驟：將氣墊導(dǎo)軌放在水平桌面上，桌面高度不低于1 m，將導(dǎo)軌調(diào)至水平.用游標(biāo)卡尺測(cè)出擋光條的寬度l9.30 mm.由導(dǎo)軌標(biāo)尺讀出兩光電門中心間的距離s_ cm.將滑塊移至光電門1左側(cè)某處，待砝碼靜止時(shí)，釋放滑塊，要求砝碼落地前擋光條已通過(guò)光電門2.從數(shù)字計(jì)時(shí)器(圖中未畫(huà)出)上分別讀出擋光條通過(guò)光電門1和光電門2所用的時(shí)間t1和t2.用天平稱出滑塊和擋光條的總質(zhì)量M，再稱出托盤(pán)和砝碼

11、的總質(zhì)量m.(2)用表示直接測(cè)量量的字母寫(xiě)出下列物理量的表達(dá)式.滑塊通過(guò)光電門1和光電門2時(shí)，瞬時(shí)速度分別為v1_和v2_.當(dāng)滑塊通過(guò)光電門1和光電門2時(shí)，系統(tǒng)(包括滑塊、擋光條、托盤(pán)和砝碼)的總動(dòng)能分別為Ek1_和Ek2_.在滑塊從光電門1運(yùn)動(dòng)到光電門2的過(guò)程中，系統(tǒng)重力勢(shì)能的減少量Ep_(重力加速度為g).(3)如果Ep_，則可認(rèn)為驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律.答案(1)60.00(答案在59.9660.04之間的，也正確)(2)eq f(l,t1)eq f(l,t2)eq f(1,2)(Mm)eq blc(rc)(avs4alco1(f(l,t1)2eq f(1,2)(Mm)eq blc(rc)

12、(avs4alco1(f(l,t2)2mgs(3)eq f(1,2)(Mm)(eq f(l,t2)2eq f(1,2)(Mm)(eq f(l,t1)2解析(1)距離s80.30 cm20.30 cm60.00 cm.(2)由于擋光條寬度很小，因此可以將擋光條通過(guò)光電門時(shí)的平均速度當(dāng)成瞬時(shí)速度，擋光條的寬度l可用游標(biāo)卡尺測(cè)量，擋光時(shí)間t可從數(shù)字計(jì)時(shí)器上讀出.因此，滑塊通過(guò)光電門1和光電門2時(shí)的瞬時(shí)速度分別為v1eq f(l,t1)，v2eq f(l,t2).當(dāng)滑塊通過(guò)光電門1和光電門2時(shí)，系統(tǒng)的總動(dòng)能分別為Ek1eq f(1,2)(Mm)v12eq f(1,2)(Mm)eq blc(rc)(av

13、s4alco1(f(l,t1)2；Ek2eq f(1,2)(Mm)v22eq f(1,2)(Mm)eq blc(rc)(avs4alco1(f(l,t2)2.在滑塊從光電門1運(yùn)動(dòng)到光電門2的過(guò)程中，系統(tǒng)重力勢(shì)能的減少量Epmgs.(3)如果在誤差允許的范圍內(nèi)Epeq f(1,2)(Mm)(eq f(l,t2)2eq f(1,2)(Mm)(eq f(l,t1)2，則可認(rèn)為驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律.(2018永春一中高一下學(xué)期期末)某同學(xué)利用圖7所示裝置“驗(yàn)證小球擺動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒”，實(shí)驗(yàn)中小球擺到最低點(diǎn)時(shí)恰好與桌面接觸但沒(méi)有彈力，D處(箭頭所指處)放一鋒利的刀片，細(xì)線到達(dá)豎直位置時(shí)能被割斷，小球做

14、平拋運(yùn)動(dòng)落到地面，P是一刻度尺.該同學(xué)方案的優(yōu)點(diǎn)是只需利用刻度尺測(cè)量A位置到桌面的高度H、桌面到地面的高度h及小球平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移x即可.圖7(1)測(cè)量A位置到桌面的高度H應(yīng)從_(填“球的上邊沿”“球心”或“球的下邊沿”)開(kāi)始測(cè).(2)實(shí)驗(yàn)中多次改變H值并測(cè)量與之對(duì)應(yīng)的x值，利用作圖像的方法去驗(yàn)證.為了直觀地表述H和x的關(guān)系(圖線為直線)，若用橫軸表示H，則縱軸應(yīng)表示_.(填“x”“x2”或“eq r(x)”)(3)若小球下擺過(guò)程中機(jī)械能守恒，則h、H和x的關(guān)系為H_.答案(1)球的下邊沿(2)x2(3)eq f(x2,4h)解析(1)測(cè)量A位置到桌面的高度H，即球下降的高度，因?yàn)榈竭_(dá)桌面時(shí)

15、是球的下邊沿與桌面接觸，所以測(cè)量的高度H應(yīng)從球的下邊沿開(kāi)始測(cè).(2)根據(jù)heq f(1,2)gt2得：teq r(f(2h,g)則平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為veq f(x,t)xeq r(f(g,2h)，若機(jī)械能守恒，有：mgHeq f(1,2)mv2即為：Heq f(x2,4h)，若用橫軸表示H，則縱軸應(yīng)表示x2.(3)由(2)知，若小球下擺過(guò)程中機(jī)械能守恒，則h、H和x的關(guān)系為：Heq f(x2,4h).1.如圖8為“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖.現(xiàn)有的器材為：帶夾子的鐵架臺(tái)、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、帶夾子的重錘.回答下列問(wèn)題：圖8(1)為完成此實(shí)驗(yàn)，除了所給的器材，還需要的器材有_.(填入

16、正確選項(xiàng)前的字母)A.米尺B.秒表C.低壓直流電源D.低壓交流電源(2)實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生誤差的原因有：_(寫(xiě)出兩個(gè)原因即可).(3)實(shí)驗(yàn)中由于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器兩限位孔不在同一豎直線上，使紙帶通過(guò)時(shí)受到較大阻力，這樣將造成_.A.不清楚 B.mgheq f(1,2)mv2C.mgheq f(1,2)mv2，選項(xiàng)B正確.2.(2018貴陽(yáng)市高一下學(xué)期期末)某同學(xué)用圖9(a)所示的實(shí)驗(yàn)裝置“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”，圖(b)是用6 V、50 Hz的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的一條紙帶，O點(diǎn)為重錘下落的起點(diǎn)，選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D到O點(diǎn)的距離在圖中已標(biāo)出，重力加速度g取9.8 m/s2，重錘的質(zhì)量為1 kg.(計(jì)算結(jié)果均保留

17、兩位有效數(shù)字)圖9(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下B點(diǎn)時(shí)，重錘下落的速度vB_ m/s，重錘的動(dòng)能EkB_J.(2)從起點(diǎn)O到打下B點(diǎn)過(guò)程中，重錘的重力勢(shì)能的減小量為_(kāi)J.(3)根據(jù)(1)、(2)計(jì)算，在誤差允許范圍內(nèi)，從起點(diǎn)O到打下B點(diǎn)過(guò)程中，你得到的結(jié)論是_. (4)圖10是根據(jù)某次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出的eq f(v2,2)h圖像，圖線不過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的原因是_.圖10答案(1)1.20.72(0.680.76均可)(2)0.73(3)重錘下落過(guò)程中機(jī)械能守恒(4)開(kāi)始打點(diǎn)時(shí)重錘有一定的速度解析(1)每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間有一個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)，則相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為t0.04 s，則vBeq f(xAC,2t)eq

18、f(0.125 40.032 0,20.04) m/s1.2 m/s，EkBeq f(1,2)mvB20.72 J(2)重錘的重力勢(shì)能減小量：Epmgh19.80.074 0 J0.73 J(3)在誤差允許范圍內(nèi)，由于重錘重力勢(shì)能減小量等于重錘動(dòng)能的增加量，重錘下落的過(guò)程中機(jī)械能守恒；(4)由機(jī)械能守恒可知mgheq f(1,2)mv2eq f(1,2)mv02，圖線不過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的原因是開(kāi)始打點(diǎn)時(shí)重錘有一定的速度.3.(2018簡(jiǎn)陽(yáng)市高一下學(xué)期期末)利用如圖11所示的裝置探究系統(tǒng)機(jī)械能守恒，在滑塊B上安裝寬度為L(zhǎng)(較小)的遮光板(遮光板質(zhì)量忽略不計(jì))，把滑塊B放在水平放置的氣墊導(dǎo)軌上，通過(guò)跨過(guò)

19、定滑輪的繩與鉤碼A相連，連接好光電門與數(shù)字毫秒計(jì)，兩光電門間距離用s表示.數(shù)字毫秒計(jì)能夠記錄遮光板先后通過(guò)兩個(gè)光電門的時(shí)間t1、t2，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間.請(qǐng)分析回答下列問(wèn)題：(做勻變速直線運(yùn)動(dòng)物體極短時(shí)間內(nèi)的平均速度近似為該時(shí)間段內(nèi)任意時(shí)刻的瞬時(shí)速度)圖11(1)為完成驗(yàn)證機(jī)械能守恒的實(shí)驗(yàn)，除了上面提到的相關(guān)物理量之外，還需要測(cè)量的量有_(均用字母符號(hào)表示，并寫(xiě)清每個(gè)符號(hào)表示的物理意義)；(2)滑塊先后通過(guò)兩個(gè)光電門時(shí)的瞬時(shí)速度v1_、v2_(用題中已給或所測(cè)的物理量符號(hào)來(lái)表示)；(3)在本實(shí)驗(yàn)中，驗(yàn)證機(jī)械能守恒的表達(dá)式為_(kāi)(用題中已給或所測(cè)的物理量符號(hào)來(lái)表示).答案(1)鉤碼A的質(zhì)量mA、

20、滑塊B的質(zhì)量mB(2)eq f(L,t1)eq f(L,t2)(3)mAgseq f(1,2)(mAmB)(eq f(L,t2)2eq f(1,2)(mAmB)(eq f(L,t1)2解析根據(jù)極短時(shí)間內(nèi)的平均速度等于瞬時(shí)速度知，滑塊通過(guò)光電門的瞬時(shí)速度分別為v1eq f(L,t1)，v2eq f(L,t2)；系統(tǒng)重力勢(shì)能的減小量為EpmAgs，系統(tǒng)動(dòng)能的增加量Ekeq f(1,2)(mAmB)v22eq f(1,2)(mAmB)v12eq f(1,2)(mAmB)(eq f(L,t2)2eq f(1,2)(mAmB)(eq f(L,t1)2；則驗(yàn)證機(jī)械能守恒的表達(dá)式為mAgseq f(1,2)

21、(mAmB)(eq f(L,t2)2eq f(1,2)(mAmB)(eq f(L,t1)2；可知還需要測(cè)量的物理量有：鉤碼A的質(zhì)量mA、滑塊B的質(zhì)量mB.1.在做“驗(yàn)證自由落體運(yùn)動(dòng)中的機(jī)械能守恒”實(shí)驗(yàn)中：(1)下列儀器需要用到的是_.(2)在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是_.A.應(yīng)用手托住重物由靜止釋放B.紙帶與重物相連端的點(diǎn)跡較密C.可以取連續(xù)的幾個(gè)點(diǎn)為計(jì)數(shù)點(diǎn)(3)如圖1所示為實(shí)驗(yàn)時(shí)打出的一條紙帶，則A的速度大小為_(kāi)m/s(保留3位有效數(shù)字，紙帶上相鄰兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.02 s).圖1答案(1)CE(2)BC(3)1.34(1.321.36均可)解析(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理：mgheq f(1,

22、2)mv2即gheq f(1,2)v2，要用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量瞬時(shí)速度和下落高度，所以需要打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和重物，重物要用重錘，而不是砝碼，故C、E正確.(2)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)要使紙帶處于豎直狀態(tài)，用手或者夾子固定紙帶上端，然后靜止釋放，故A錯(cuò)誤；由于紙帶從上往下運(yùn)動(dòng)，所以打點(diǎn)從靠近重物一端開(kāi)始，故B正確；可以取連續(xù)的幾個(gè)點(diǎn)為計(jì)數(shù)點(diǎn)，故C正確.(3)A點(diǎn)的速度等于與A點(diǎn)相鄰的兩點(diǎn)間的平均速度，即vAeq f(12.707.35,20.02)102 m/s1.34 m/s.2.(2018遂寧市高一下學(xué)期期末)在利用如圖2所示的裝置“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，圖2(1)下列操作正確的是_.A.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接到

23、直流電源上B.先釋放重物，后接通電源C.釋放重物前，重物應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(2)實(shí)驗(yàn)中，某實(shí)驗(yàn)小組得到如圖3所示的一條理想紙帶，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)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，重物的質(zhì)量為m，從打O點(diǎn)到打B點(diǎn)的過(guò)程中，重物的重力勢(shì)能變化量Ep_，動(dòng)能變化量Ek_.圖3(3)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，主要原因是_.A.利用公式vgt計(jì)算重物速度B.利用公式veq r(2gh)計(jì)算重物速度C.存在空氣阻力和摩擦阻力的影響D.沒(méi)有采用多次實(shí)驗(yàn)取平均值的方法答案(1)C(2)m

24、ghBeq f(1,2)m(eq f(hChA,2T)2(3)C解析(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接到交流電源上，故A錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源，后釋放重物，故B錯(cuò)誤；釋放重物前，重物應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，故C正確；(2)重力勢(shì)能減少量EpmghB，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該過(guò)程中的平均速度，則B點(diǎn)的速度為vBeq f(hChA,2T)，故動(dòng)能的增量為：EkBeq f(1,2)mvB2eq f(1,2)m(eq f(hChA,2T)2；(3)實(shí)驗(yàn)中重力勢(shì)能的減少量大于動(dòng)能的增加量，原因是存在空氣阻力和摩擦阻力的影響，故選C.3.小剛同學(xué)用如圖4所示的實(shí)驗(yàn)裝置“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”，他進(jìn)行如下

25、操作：用天平測(cè)出小球的質(zhì)量為0.50 kg；用游標(biāo)卡尺測(cè)出小球的直徑為10.0 mm；電磁鐵先通電，讓小球吸在其下端；用刻度尺測(cè)出小球球心到光電門的距離為82.05 cm；電磁鐵斷電時(shí)，小球自由下落；在小球通過(guò)光電門時(shí)，計(jì)時(shí)裝置記下小球通過(guò)光電門所用的時(shí)間為2.50103 s，由此可算出小球通過(guò)光電門的速度.圖4(1)由以上測(cè)量數(shù)據(jù)可計(jì)算出小球重力勢(shì)能的減少量Ep_ J，小球動(dòng)能的變化量Ek_ J.(g取9.8 m/s2，結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)(2)從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中發(fā)現(xiàn)Ep_(選填“稍大于”“稍小于”或“等于”)Ek，試分析可能的原因：_.答案(1)4.024.00(2)稍大于受到空氣阻力的影響

26、解析(1)小球重力勢(shì)能減小量Epmgh0.59.80.820 5 J4.02 J；小球通過(guò)光電門的平均速度為eq xto(v)eq f(d,t)eq f(0.01,2.5103) m/s4 m/s，小球的動(dòng)能變化量Ekeq f(1,2)meq xto(v)24.00 J.(2)從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中發(fā)現(xiàn)Ep稍大于Ek，原因是受到空氣阻力的影響.4.(2018天門、仙桃、潛江市高一下學(xué)期期末聯(lián)考)用如圖5所示的裝置“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”，通過(guò)電磁鐵控制的小鐵球從A點(diǎn)自由下落，下落過(guò)程中經(jīng)過(guò)光電門B，B與毫秒計(jì)時(shí)器(圖中未畫(huà)出)相連.實(shí)驗(yàn)前應(yīng)調(diào)整光電門位置使小球下落過(guò)程中球心通過(guò)光電門中的激光束.圖5(1)

27、為了驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，需要測(cè)量或記錄下列哪些物理量_.A.小鐵球的直徑dB.A點(diǎn)與B點(diǎn)間的距離hC.小鐵球的質(zhì)量mD.小鐵球經(jīng)過(guò)光電門的擋光時(shí)間t(即毫秒計(jì)時(shí)器的讀數(shù))(2)利用(1)中的物理量和重力加速度g，寫(xiě)出驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式為_(kāi).(3)為直觀判斷小球下落過(guò)程中機(jī)械能是否守恒，應(yīng)作下列哪一個(gè)圖像？_；圖像的斜率k_.A.ht圖像 B.heq f(1,t)圖像C.ht2圖像 D.heq f(1,t2)圖像(4)經(jīng)正確的實(shí)驗(yàn)操作，發(fā)現(xiàn)小球動(dòng)能增加量總是稍小于重力勢(shì)能減少量，原因是_.答案(1)ABD(2)gheq f(d2,2t2)(3)Deq f(d2,2g)(4)有空氣阻力解析

28、(1)小球重力勢(shì)能的減少量為mgh，動(dòng)能的增加量為eq f(1,2)mv2eq f(1,2)m(eq f(d,t)2，質(zhì)量可以約去，不需要測(cè)量小鐵球的質(zhì)量，需要測(cè)量小鐵球的直徑d，A、B兩點(diǎn)間的高度h，小鐵球經(jīng)過(guò)光電門的擋光時(shí)間t，故選A、B、D.(2)根據(jù)mgheq f(1,2)m(eq f(d,t)2得，驗(yàn)證機(jī)械能守恒的表達(dá)式為：gheq f(d2,2t2).(3)根據(jù)gheq f(d2,2t2)知，heq f(d2,2gt2)，為了直觀判斷小球下落過(guò)程中機(jī)械能是否守恒，應(yīng)作heq f(1,t2)圖線，故選D；圖線的斜率keq f(d2,2g).(4)經(jīng)正確的實(shí)驗(yàn)操作，發(fā)現(xiàn)小球動(dòng)能增加量總

29、是稍小于重力勢(shì)能減少量，原因是有空氣阻力.5.如圖6所示，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0.05 s閃光一次，用毫米刻度尺測(cè)得相鄰兩個(gè)時(shí)刻小球上升的高度分別為h126.3 cm，h223.68 cm，h321.16 cm，h418.66 cm，h516.04 cm，該同學(xué)通過(guò)計(jì)算得到不同時(shí)刻的速度如下表所示(當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭9.80 m/s2，小球質(zhì)量m0.10 kg)：圖6時(shí)刻t2t3t4t5速度(m/s)4.483.983.47(1)上面測(cè)量高度的五個(gè)數(shù)據(jù)中不符合有效數(shù)字讀數(shù)要求的是_段，應(yīng)記作_cm.(2)由頻閃照片上的數(shù)據(jù)計(jì)算t2時(shí)刻小球的速度v2_

30、 m/s.(計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)(3)從t2到t5時(shí)間內(nèi)，重力勢(shì)能增量Ep_ J，動(dòng)能減少量Ek_ J.(計(jì)算結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)(4)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)算所得Ep_Ek(選填“”“”或“”)，造成這種結(jié)果的主要原因是_.答案(1)h126.30(2)5.00(3)0.6220.648(4)上升過(guò)程中有空氣阻力做負(fù)功 (或受到空氣阻力)解析(1)從題中可得測(cè)量工具是毫米刻度尺，所以h1在有效數(shù)字讀數(shù)要求上有錯(cuò)誤，應(yīng)記作26.30 cm.(2)勻變速直線運(yùn)動(dòng)過(guò)程中中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該過(guò)程中的平均速度，所以有： v2eq f(h1h2,2T)5.00 m/s.(3)根據(jù)重力做功和重力勢(shì)