高中物理人教版第七章機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律（市一等獎(jiǎng)）

一、單項(xiàng)選擇題1.關(guān)于驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，下列說法正確的是()A.選用重物時(shí)，重的比輕的好B.選用重物時(shí)，體積小的比大的好C.選定重物后，要稱出它的質(zhì)量D.重物所受的重力，應(yīng)遠(yuǎn)大于它受的空氣阻力和紙帶受到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的阻力2.在探究功與物體速度變化關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，得到如圖所示四條紙帶，應(yīng)選用()3.在用如圖所示的裝置做“探究功與速度變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時(shí)，下列說法錯(cuò)誤的是()A.為簡便起見，每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋的規(guī)格要相同，拉伸的長度要一樣B.可以通過改變橡皮筋的條數(shù)來改變拉力做功的數(shù)值C.可以通過改變小車的質(zhì)量來改變拉力做功的數(shù)值D.通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶來測(cè)定小車加速過程中獲得的最大速度4.在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)中，由于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器兩個(gè)限位孔不在同一豎直線上，使紙帶通過時(shí)受到較大阻力，這樣的結(jié)果會(huì)有()A.mgh>eq\f(1,2)mv2B.mgh<eq\f(1,2)mv2C.mgh＝eq\f(1,2)mv2D.以上都有可能5.在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)依據(jù)紙帶求得相關(guān)各點(diǎn)的瞬時(shí)速度以及與此相對(duì)應(yīng)的下落距離h，以v2為縱軸，以h為橫軸，建立坐標(biāo)系，描點(diǎn)后畫出變化圖線，從而驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．若所有操作均正確，則得到的v2h圖象應(yīng)是()6.利用如圖所示裝置進(jìn)行驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要測(cè)量物體由靜止開始自由下落到某點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度v和下落高度h.某班同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)得到的紙帶設(shè)計(jì)了以下四種測(cè)量方案，其中正確的是()A.用刻度尺測(cè)出物體下落的高度h，并測(cè)出下落時(shí)間t，通過v＝gt計(jì)算出瞬時(shí)速度vB.用刻度尺測(cè)出物體下落的高度h，并通過v＝eq\r(2gh)計(jì)算出瞬時(shí)速度vC.根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度，等于這點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度，測(cè)算出瞬時(shí)速度v，并通過h＝eq\f(v2,2g)計(jì)算出高度hD.用刻度尺測(cè)出物體下落的高度h，根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度，等于這點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度，測(cè)算出瞬時(shí)速度v二、填空題7.如圖所示為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置．現(xiàn)有的器材為：帶鐵夾的鐵架臺(tái)、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、帶鐵夾的重錘、天平．(1)為完成此實(shí)驗(yàn)，除了所給的器材，還需要的器材有________．A.米尺B.秒表C.0～12V的直流電源D.0～12V的交流電源(2)寫出實(shí)驗(yàn)中誤差產(chǎn)生的原因．(寫出兩個(gè)原因即可)下表中是在探究功與物體速度變化的關(guān)系時(shí)得到的數(shù)據(jù)，請(qǐng)根據(jù)以下數(shù)據(jù)在圖中完成Wv、Wv2、Wv3圖象，并由圖象確定功與速度變化的關(guān)系．W(橡皮筋做的功)12345678v/(m·s－1)v2/(m2·s－2)v3/(m3·s－3)9.某同學(xué)用落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)．(1)運(yùn)用公式eq\f(mv2,2)＝mgh對(duì)實(shí)驗(yàn)條件的要求是______________，為此，所選擇的紙帶第1、2兩點(diǎn)間的距離應(yīng)接近________．(2)若實(shí)驗(yàn)中所用重錘的質(zhì)量m＝1kg，打點(diǎn)紙帶如圖所示，打點(diǎn)時(shí)間間隔為s，則記錄B點(diǎn)時(shí)，重錘速度vB＝________，重錘動(dòng)能Ek＝________，從開始下落起至B點(diǎn)重錘的重力勢(shì)能減少量是________，由此可得出的結(jié)論是________________________________．10.光電計(jì)時(shí)器是物理實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常用到的一種精密計(jì)時(shí)儀器，它由光電門和計(jì)時(shí)器兩部分組成，光電門一臂的內(nèi)側(cè)附有發(fā)光裝置(發(fā)射激光的裝置是激光二極管，發(fā)出的光束很細(xì))，如圖中的A和A′，另一臂的內(nèi)側(cè)附有接收激光的裝置，如圖中的B和B′，當(dāng)物體在它們之間通過時(shí)，二極管發(fā)出的激光被物體擋住，接收裝置不能接收到激光信號(hào)，同時(shí)計(jì)時(shí)器就開始計(jì)時(shí)，直到擋光結(jié)束光電計(jì)時(shí)器停止計(jì)時(shí)，故此裝置能精確地記錄物體通過光電門所用的時(shí)間．現(xiàn)有一小球從兩光電門的正上方開始自由下落，如圖所示．(1)若要用這套裝置來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，則要測(cè)量的物理量有__________________________．(每個(gè)物理量均用文字和字母表示，如高度H)(2)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的關(guān)系式為________________．11.某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)們欲探究“做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系”，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室組裝了一套如圖所示的裝置．(1)該學(xué)習(xí)小組的同學(xué)想用砂和砂桶的重力作為滑塊受到的合外力，探究滑塊所受合外力做功與滑塊動(dòng)能變化的關(guān)系．為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)想法，該小組成員提出了以下實(shí)驗(yàn)措施，你認(rèn)為有效的有________．A.保持砂和砂桶的質(zhì)量遠(yuǎn)大于滑塊的質(zhì)量B.保持砂和砂桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量C.保持長木板水平D.把長木板的左端墊起適當(dāng)?shù)母叨纫云胶饽Σ亮.調(diào)整滑輪的高度使細(xì)線與長木板平行(2)如圖為實(shí)驗(yàn)中打出的一條紙帶，現(xiàn)選取紙帶中的B、K兩點(diǎn)來探究滑塊所受合外力做功與滑塊動(dòng)能變化的關(guān)系．已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為T，重力加速度為g.在本實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量的物理量有：砂和砂桶的質(zhì)量m1、滑塊的質(zhì)量m2，A、C間的距離s1，J、L間的距離s2，B、K間的距離s.本實(shí)驗(yàn)探究結(jié)果的表達(dá)式為__________________．(用測(cè)量物理量相應(yīng)的字母表示)12.如圖所示，兩個(gè)質(zhì)量各為m1和m2的小物塊A和B，分別系在一條跨過定滑輪的軟繩兩端，已知m1>m2.現(xiàn)要利用此裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．(1)若選定物塊A從靜止開始下落的過程進(jìn)行測(cè)量，則需要測(cè)量的物理量有________．A.物塊的質(zhì)量m1、m2B.物塊A下落的距離及下落這段距離所用的時(shí)間C.物塊B上升的距離及上升這段距離所用的時(shí)間D.繩子的長度(2)為提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確程度，某小組同學(xué)對(duì)此實(shí)驗(yàn)提出以下建議，其中確實(shí)對(duì)提高準(zhǔn)確程度有作用的是________．A.繩的質(zhì)量要輕B.在“輕質(zhì)繩”的前提下，繩子越長越好C.盡量保證物塊只沿豎直方向運(yùn)動(dòng)，不要搖晃D.兩個(gè)物塊的質(zhì)量之差要盡可能大(3)寫出一條上面沒有提到的對(duì)提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確程度有益的建議：________________________________________________________________________.

1.(1)計(jì)數(shù)點(diǎn)瞬時(shí)速度合外力動(dòng)能ΔEk相等2.(1)①重力動(dòng)能重力勢(shì)能保持不變減少量增加量②速度v誤差允許eq\f(1,2)mv2＝mgheq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(即\f(1,2)v2＝gh))速度vA速度vB誤差允許eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A)＝mgΔheq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(即\f(1,2)veq\o\al(2,B)－\f(1,2)veq\o\al(2,B)＝gΔh))[知能演練]1.D解析：在只有重力做功的自由落體運(yùn)動(dòng)中，物體的重力勢(shì)能和動(dòng)能可以相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能守恒，本實(shí)驗(yàn)應(yīng)選重物的重力遠(yuǎn)大于它受的空氣阻力和紙帶受到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的阻力，即選擇質(zhì)量大且體積小的物體，選項(xiàng)D正確．2.C解析：小車在橡皮筋作用下加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)橡皮筋脫落后做勻速運(yùn)動(dòng)，C紙帶較合理．3.C解析：實(shí)驗(yàn)中要求橡皮筋規(guī)格相同，拉伸長度相同即每根橡皮筋做功相等，只需通過改變條數(shù)就可以改變做功的數(shù)值，選項(xiàng)A、B正確；改變小車的質(zhì)量不能改變拉力做功的數(shù)值，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；當(dāng)橡皮筋松弛時(shí)，即加速結(jié)束時(shí)，小車做勻速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)速度即為小車獲得的最大速度，選項(xiàng)D正確．4.A解析：減少的重力勢(shì)能大部分轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，少部分用來克服阻力做功轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，重力勢(shì)能的減少量大于動(dòng)能的增加量，選項(xiàng)A正確．5.C解析：若滿足機(jī)械能守恒，應(yīng)有eq\f(1,2)mv2＝mgh，即v2與h成正比關(guān)系，選項(xiàng)C正確．6.D解析：在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中不能將物體下落的加速度看做g，只能把它當(dāng)成未知的定值，選項(xiàng)D正確．7.(1)AD(2)①紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間有摩擦；②用米尺測(cè)量紙帶上點(diǎn)的位置時(shí)讀數(shù)有誤差；③計(jì)算勢(shì)能變化時(shí)，選取始末兩點(diǎn)距離過近；④交流電頻率不穩(wěn)定．解析：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需接交流電源；需要用米尺測(cè)量紙帶上打出的點(diǎn)之間的距離．8.見解析解析：v2、v3的數(shù)值如表所示.W12345678v/(m·s－1)v2/(m2·s－2)v3/(m3·s－3)Wv、Wv2、Wv3圖象如圖所示．由圖可得力對(duì)物體做的功與速度的平方成正比．9.(1)打第一個(gè)點(diǎn)時(shí)重錘的初速度為零2mm(2)m/sJJ在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)，機(jī)械能守恒解析：(1)物體自由下落時(shí)，在s內(nèi)的位移大小應(yīng)為h＝eq\f(1,2)gt2＝eq\f(1,2)××2m≈2mm.(2)vB＝eq\f(AC,Δt)＝eq\f(（－）×10－3,2×m/s＝m/s，此時(shí)重錘的動(dòng)能為Ek＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)＝eq\f(1,2)×1×2J≈J，物體的重力勢(shì)能減少量為ΔEp＝mgh＝1×××10－3J≈J.10.(1)小球直徑D，兩光電門間的豎直高度H，小球通過上下兩光電門的時(shí)間Δt1、Δt2(2)eq\f(D2,Δteq\o\al(2,2))－eq\f(D2,Δteq\o\al(2,1))＝2gH解析：(1)需要測(cè)量的物理量有：小球直徑D，兩光電門間的豎直高度差H，小球通過上下兩光電門的時(shí)間Δt1、Δt2.則小球通過上、下兩光電門處的速度分別為eq\f(D,Δt1)、eq\f(D,Δt2).(2)驗(yàn)證守恒關(guān)系式為eq\f(1,2)meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(D,Δt2)))eq\s\up12(2)－eq\f(1,2)meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(D,Δt1)))eq\s\up12(2)＝mgH，化簡得eq\f(D2,Δteq\o\al(2,2))－eq\f(D2,Δteq\o\al(2,1))＝2gH.11.(1)BDE(2)m1gs＝eq\f(1,2)m2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(s2,2T)))eq\s\up12(2)－eq\f(1,2)m2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(s1,2T)))eq\s\up12(2)解析：(1)砂和砂桶的總質(zhì)量越小，產(chǎn)生的加速度越小，細(xì)線拉力越接近砂和砂桶的重力，誤差越小，B正確；由于滑塊受到長木板的摩擦力作用，因此要先平衡摩擦力，D正確；為了使細(xì)線拉力與滑塊運(yùn)動(dòng)方向平行，需調(diào)整滑輪的高度使細(xì)線與長木板平行，E正確．(2)選擇B、K之間的過程研究誤差較小，對(duì)滑塊，合外力可視為砂和砂桶的重力，做功為W＝、K兩處的速度分別為vB＝eq\f(s1,2T)，vK＝eq\f(s2,2T)，動(dòng)能變化為eq\f(1,2)m2veq\o\al(2,K)－eq\f(1,2)m2veq\o\al(2,B)＝eq\f(1,2)m2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(s2,2T)))eq\s\up12(2)－eq\f(1,2)m2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(s1,2T)))eq\s\up12(2)，故探究結(jié)果的表達(dá)式為m1gs＝eq\f(1,2)m2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(s2,2T)))eq\s\up12(2)－eq\f(1,2)m2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(s1,2T)))eq\s\up12(2).12.(1)AB或(AC)(2)AC(3)對(duì)同一高度進(jìn)行多次測(cè)量取平均值(或選取受力后相對(duì)伸長盡量小的繩)解析：(1)通過連接在一起的A、B兩物體驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，即驗(yàn)證系統(tǒng)的重力勢(shì)能變化與動(dòng)能變化是否相等，A、B連接在一起，A下降的距離等于B上升的距離；A