【精準(zhǔn)解析】高中物理必修第二冊(cè)：第8章 第5節(jié) 實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律

第八章第五節(jié)請(qǐng)同學(xué)們認(rèn)真完成[練案17]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)解析：紙帶釋放前應(yīng)豎直，且重物靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，故D正確。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．(2020·河南林州一中高一下學(xué)期月考)“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T＝0.1s，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)A．vN＝gnT

B．vN＝C．vN＝

D．vN＝g(n－1)T解析：(1)比較甲、乙兩種方案，乙方案中產(chǎn)生的阻力對(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：a＝＝4.83m/s2，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。4．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ΔEp與動(dòng)能變化大小ΔEk，就能驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒。(1)用ΔEp＝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__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ΔEk＝mv2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__1.50(1.49～1.51都算對(duì))__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＝__1.50(1.49～1.51都算對(duì))__m/s。(3)下表為該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果：ΔEp(×10－2J)4.8929.78614.6919.5929.38ΔEk(×10－2J)5.0429.8他發(fā)現(xiàn)表中的ΔEp與ΔEk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)說明理由。(4)請(qǐng)你提出一條減小上述差異的改進(jìn)建議。答案：(3)不同意，因?yàn)榭諝庾枇?huì)造成ΔEk小于ΔEp，但表中ΔEk大于ΔEp。(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ΔEk時(shí)，將v折算成鋼球的速度v′＝v。解析：(1)要測(cè)量鋼球下落的高度，應(yīng)測(cè)量開始釋放時(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d＝1.50cm，若計(jì)時(shí)器的示數(shù)為0.0100s，則鋼球的速度v＝＝m/s＝1.50m/s。(3)由于空氣阻力的存在，鋼球下落過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