物理（教科版必修2）練習第4章學生實驗驗證機械能守恒定律

學生實驗：驗證機械能守恒定律1．在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，下列物理量中需要用工具直接測量的和通過計算得到的有()A．重錘的質(zhì)量 B．重力加速度C．重錘下落的高度 D．與重錘下落高度對應的重錘瞬時速度解析：重錘下落的高度可以從紙帶上直接測量，重錘瞬時速度可以用平均速度公式vn＝eq\f(hn＋1－h(huán)n－1,2T)求解，重錘的質(zhì)量和重力加速度不需要測量和計算．答案：CD2．在驗證機械能守恒定律的實驗中，由于打點計時器限位孔不在同一豎直線上，使紙帶通過時受到較大阻力，則以下關(guān)系正確的是()A．mgh＞eq\f(1,2)mv2 B．mgh＜eq\f(1,2)mv2C．mgh＝eq\f(1,2)mv2 D．以上都有可能解析：紙帶受到較大阻力，重物克服阻力做功．設為W，根據(jù)動能定理有mgh－W＝eq\f(1,2)mv2，所以mgh＞eq\f(1,2)mv2．答案：A3．在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，有下列A至F六個步驟：A．將打點計時器豎直固定在鐵架臺上B．接通電源，再松開紙帶，讓重錘自由下落C．取下紙帶，更換紙帶(或?qū)⒓垘Х瓊€面)，重新做實驗D．讓重錘固定在紙帶的一端，讓紙帶穿過打點計時器，用手提著紙帶的另一端E．選擇一條紙帶，用刻度尺測出重錘下落的高度h1、h2、h3……h(huán)n，算出對應的瞬時速度vnF．分別算出eq\f(1,2)mveq\o\al(2,n)和mghn，比較在實驗誤差范圍內(nèi)是否相等(1)以上實驗步驟按合理順序排列應該是________．(2)某同學在進行實驗時，獲得了數(shù)條紙帶，下列做法正確的是______．A．必須挑選第一、二兩點間的距離接近2B．在紙帶上可以選取點跡清晰的、方便測量的某點作計數(shù)點的始點C．用刻度尺量出各計數(shù)點到第一點之間的距離，得到重錘下落的相應高度h1、h2……h(huán)nD．用公式vn＝eq\f(hn＋1－h(huán)n－1,2T)計算出各計數(shù)點對應的重錘的瞬時速度解析：(1)實驗步驟的合理順序為ADBCEF．(2)若從打第一個點開始測量，則必須選第1、2兩點間距接近2mm的紙帶；若從某個清晰的點開始測量，也可以驗證機械能守恒，但應該用eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)＝mgΔh的形式，故選項A錯誤，選項B正確；由實驗數(shù)據(jù)處理方法可知選項C、D正確．答案：(1)ADBCEF(2)BCD4．在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，已知打點計時器所用電源的頻率為50Hz，取當?shù)氐闹亓铀俣萭＝9．8m/s2，測得所用的重物的質(zhì)量為1．00kg．實驗中得到一條點跡清晰的紙帶，把第一個點記作O，另選連續(xù)的4個點A、B、C、D作為測量的點．經(jīng)測量知道A、B、C、D各點到O的距離分別為62．99cm、70．18cm、77．76cm、85．73cm．根據(jù)以上數(shù)據(jù)，解析：先判定D點的可靠性，即判定xBC－xAB是否等于xCD－xBC．如相等(或在誤差范圍內(nèi))，D點就可靠，就可利用vc＝eq\f(xBD,2T)求出C點速度，Ekc＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,c)．則ΔEp＝mgh，h是O到C的距離．故ΔEp＝mgh＝1．00×9．80×0．7776J≈7．62J由于vc＝eq\f(xBD,2T)＝eq\f(0.8573－0.7018,2×0.02)m/s≈3．888m/s所以ΔEk＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,c)＝eq\f(1,2)×1．00×3．8882J≈7．56J．答案：7．627．565．某同學利用重物自由下落來“驗證機械能守恒定律”的實驗裝置如圖甲所示．(1)請指出實驗裝置中存在的明顯錯誤：______________________________．(2)進行實驗時，為保證重物下落時初速度為零，應________(選填“A”或“B”)．A．先接通電源，再釋放紙帶B．先釋放紙帶，再接通電源(3)根據(jù)打出的紙帶，選取紙帶上連續(xù)打出的1、2、3、4四個點如圖乙所示．已測出點1、2、3、4到打出的第一個點O的距離分別為h1、h2、h3、h4，打點計時器的打點周期為T．若代入所測數(shù)據(jù)能滿足表達式gh3＝________，則可驗證重物下落過程機械能守恒(用題目中已測出的物理量表示)．解析：(1)從圖甲中的實驗裝置中發(fā)現(xiàn)，打點計時器接在了直流電源上，打點計時器的工作電源是低壓交流電源．因此，明顯的錯誤是打點計時器不能接在直流電源上．(2)為了使紙帶上打下的第1個點是速度為零的初始點，應該先接通電源，讓打點計時器正常工作后，再釋放紙帶．若先釋放紙帶，再接通電源，當打點計時器打點時，紙帶已經(jīng)下落，打下的第1個點的速度不為零．因此，為保證重物下落的初速度為零，應先接通電源，再釋放紙帶．(3)根據(jù)實驗原理，只要驗證ghn＝eq\f(1,2)veq\o\al(2,n)即可驗證機械能守恒定律．因此需求解v3．根據(jù)勻變速直線運動規(guī)律關(guān)系式可得，v3＝eq\f(h4－h(huán)2,2T)，則有eq\f(1,2)veq\o\al(2,3)＝eq\f(h4－h(huán)22,8T2)，故只要在