2025版新教材高中物理第八章機(jī)械能守恒定律5實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律專項(xiàng)10探索創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課時(shí)作業(yè)新人教版必修第二冊

專項(xiàng)10探究創(chuàng)新試驗(yàn)1．[2024·江蘇宜興高一下期末]某同學(xué)設(shè)計(jì)出如圖甲所示的試驗(yàn)裝置來“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”讓小球從A點(diǎn)自由下落，下落過程中經(jīng)過A點(diǎn)正下方的光電門B時(shí)，光電計(jì)時(shí)器記錄下小球通過光電門B的時(shí)間t，已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間，A與光電門B的距離為H.(1)為了驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，該試驗(yàn)還須要測量下列哪些物理量________．A．小球的質(zhì)量mB．小球從A到B的下落時(shí)間tABC．小球的直徑d(2)小球通過光電門時(shí)的瞬時(shí)速度v＝________(用題中所給的物理量及(1)中測量的物理量表示).(3)調(diào)整A、B之間距離H，多次重復(fù)上述過程，作出eq\f(1,t2)隨H的改變圖像如圖乙所示，當(dāng)小球下落過程中機(jī)械能守恒時(shí)，該直線斜率k0＝________．(4)在試驗(yàn)中依據(jù)數(shù)據(jù)實(shí)際繪出eq\f(1,t2)-H圖像的直線斜率為k(k<k0)，則試驗(yàn)過程中小球所受的平均阻力Ff與小球重力mg的比值eq\f(Ff,mg)＝________(用k、k0表示).2．某物理小組對輕彈簧的彈性勢能進(jìn)行探究，試驗(yàn)裝置如圖所示，輕彈簧放置在光滑水平桌面上，彈簧左端固定，右端與一物塊接觸而不連接，紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器并與物塊連接．向左推物塊使彈簧壓縮一段距離，由靜止釋放物塊，通過測量和計(jì)算，可求得彈簧被壓縮后的彈性勢能．(1)試驗(yàn)中涉及下列操作步驟：①把紙帶向左拉直②松手釋放物塊③接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源④向左推物塊使彈簧壓縮，并測量彈簧壓縮量上述步驟正確的操作依次是________(填入代表步驟的序號).(2)圖中M和L紙帶是分別把彈簧壓縮到不同位置后所得到的實(shí)際打點(diǎn)結(jié)果．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用溝通電的頻率為50Hz.由M紙帶所給的數(shù)據(jù)，可求出在該紙帶對應(yīng)的試驗(yàn)中物塊脫離彈簧時(shí)的速度為________m/s.比較兩紙帶可知，________(填“M”或“L”)紙帶對應(yīng)的試驗(yàn)中彈簧被壓縮后的彈性勢能大．專項(xiàng)10探究創(chuàng)新試驗(yàn)[提實(shí)力]1．答案：(1)C(2)eq\f(d,t)(3)eq\f(2g,d2)(4)eq\f(k0－k,k0)解析：(1)依據(jù)機(jī)械能守恒的表達(dá)式可知，方程兩邊可以約掉質(zhì)量，因此不須要測量質(zhì)量，故A錯(cuò)誤；利用小球通過光電門的平均速度來代替瞬時(shí)速度，不須要測量下落時(shí)間，故B錯(cuò)誤；利用小球通過光電門的平均速度來代替瞬時(shí)速度時(shí)，須要知道擋光物體的尺寸，因此須要測量小球的直徑，故C正確.(2)已知通過光電門的時(shí)間t和小球的直徑d，則可以由平均速度表示通過光電門時(shí)的瞬時(shí)速度，故v＝eq\f(d,t).(3)若小球削減的重力勢能等于增加的動(dòng)能時(shí)，則機(jī)械能守恒，有mgH＝eq\f(1,2)mv2，即2gH＝(eq\f(d,t))2，解得eq\f(1,t2)＝eq\f(2g,d2)·H，那么該直線斜率k0＝eq\f(2g,d2).(4)乙圖線eq\f(1,t2)＝kH，因存在阻力，則mgH－FfH＝eq\f(1,2)mv2，所以小球下落過程中所受平均阻力Ff與小球所受重力mg的比值為eq\f(Ff,mg)＝eq\f(k0－k,k0).2．答案：(1)④①③②(2)1.29M解析：(1)試驗(yàn)時(shí)應(yīng)先向左推物塊使彈簧壓縮，測量出彈簧的壓縮量，然后把紙帶向左拉直，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，等打點(diǎn)穩(wěn)定后，再松手釋放物塊，使其向右滑動(dòng)，因此正確步驟為④①③②.(2)由于物塊離開彈簧時(shí)的速度最大，因此在M紙帶對應(yīng)的試驗(yàn)中物塊脫離彈簧時(shí)的速度v＝eq\f(2.58×10－2m,0.02s)＝1.