2024-2025學(xué)年高中物理第七章機(jī)械能守恒定律9實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律練習(xí)含解析新人教版必修2

PAGE16-9試驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律記一記驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律學(xué)問(wèn)體系1個(gè)原理——ΔEk＝ΔEp1個(gè)方法——vn＝eq\f(xn＋xn＋1,2T)辨一辨1.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源可用蓄電池．(×)2．試驗(yàn)時(shí)應(yīng)先閉合打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源開關(guān)，后釋放紙帶．(√)3．本試驗(yàn)中必需登記重錘起先下落的計(jì)時(shí)點(diǎn)，否則無(wú)法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．(×)4．從理論上講，利用vn＝eq\f(xn＋xn＋1,2T)，只能近似計(jì)算打第n點(diǎn)時(shí)重錘的瞬時(shí)速度．(×)5．試驗(yàn)結(jié)果總會(huì)出現(xiàn)ΔEk<ΔEp的狀況，這是由試驗(yàn)的偶然誤差造成的．(×)6．重物下落的高度h，可以用h＝eq\f(v2,2g)計(jì)算得出．(×)想一想1.本試驗(yàn)中為什么主要強(qiáng)調(diào)先打開計(jì)時(shí)器，后釋放重錘？提示：緣由有二：其一是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作有個(gè)穩(wěn)定過(guò)程，其二是該試驗(yàn)中須要計(jì)下重錘起先下落的位置點(diǎn)．2．本試驗(yàn)中如何正確地選擇所打的紙帶？提示：應(yīng)選點(diǎn)跡清楚，且第1、2點(diǎn)間距小于或等于2mm的紙帶．3．本試驗(yàn)中若出現(xiàn)ΔEk>ΔEp的狀況，可能是什么緣由？提示：一是計(jì)算中出現(xiàn)錯(cuò)誤，二是先釋放重錘，后打開計(jì)時(shí)器．思索感悟：練一練1.[2024·福建省一般中學(xué)考試]如圖所示是“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的試驗(yàn)裝置，讓質(zhì)量為m的重錘自由下落，打出一條較為志向的紙帶，若A、B、C、D是所選紙帶上依次相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，用刻度尺測(cè)出A、B間距離為h1，B、C間距離為h2，C、D間距離為h3.已知重力加速度為g.(1)裝置中的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源是________(填“A”或“B”)；A．溝通電源B．直流電源(2)試驗(yàn)時(shí)，釋放紙帶和接通電源的合理依次是________(填“A”或“B”)；A．先釋放紙帶，再接通電源B．先接通電源，再釋放紙帶(3)從A到C的下落過(guò)程中，重錘的重力勢(shì)能削減量ΔEp＝________.答案：(1)A(2)B(3)mg(h1＋h2)2．[2024·山東省一般中學(xué)考試]如圖甲所示為用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的試驗(yàn)裝置．(1)試驗(yàn)中運(yùn)用的電源頻率是50Hz，則紙帶上打出的相鄰兩點(diǎn)的時(shí)間間隔為________s.(2)試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)使打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的兩個(gè)限位孔在同一豎直線上，這樣做可以________(選填“消退”“減小”或“增大”)紙帶與限位孔之間的摩擦．(3)在實(shí)際測(cè)量中，重物削減的重力勢(shì)能通常會(huì)________(選填“略大于”“等于”或“略小于”)增加的動(dòng)能．(4)試驗(yàn)中，質(zhì)量為m的重物拖著一條紙帶從靜止起先下落，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列清楚的點(diǎn)．把重物起先下落時(shí)打出的點(diǎn)標(biāo)為O，然后按先后依次依次選取三個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C，如圖乙所示．通過(guò)測(cè)量得到O、A間距離為h1.O、B間距離為h2，O、C間距離為h3.已知相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T，當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間.從起先下落到打B點(diǎn)時(shí)，重物削減的重力勢(shì)能為________，打B點(diǎn)時(shí)重物的動(dòng)能為________．答案：(1)0.02(2)減小(3)略大于(4)mgh2eq\f(1,2)meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(h3－h(huán)1,2T)))23．[2024·內(nèi)蒙古自治區(qū)一般中學(xué)考試]在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的試驗(yàn)中：(1)從下列器材中選出試驗(yàn)所必要的試驗(yàn)器材(填寫所選器材前面的序號(hào))________、________、________.①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(包括紙帶)②毫米刻度尺③天平④秒表⑤重錘⑥運(yùn)動(dòng)小車(2)把下列試驗(yàn)步驟按先后依次排列________(填字母)．A．把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器豎直地夾穩(wěn)在鐵架臺(tái)上B．先接通電源，再釋放紙帶C．取下紙帶，重復(fù)上述試驗(yàn)3次D．選取志向紙帶，對(duì)幾個(gè)合適的點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量并計(jì)算，看mgh和eq\f(1,2)mv2是否相等E．將紙帶的一端固定在重錘上，讓紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器并用手提住，使重錘靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器答案：(1)①②⑤(2)AEBCD4．[2024·浦東新區(qū)一般中學(xué)考試]如圖為“用DIS探討機(jī)械能守恒定律”的試驗(yàn)中，將一傳感器先后分別固定在豎直板上的D、C和B三點(diǎn)，最低點(diǎn)D作為零勢(shì)能點(diǎn)．逐次將擺錘從A點(diǎn)自由釋放，分別測(cè)出擺錘經(jīng)過(guò)D、C和B點(diǎn)時(shí)的速度．(1)試驗(yàn)中運(yùn)用的傳感器是________傳感器．(2)已知擺錘的直徑為d，由傳感器測(cè)出擺錘通過(guò)傳感器時(shí)的擋光時(shí)間為Δt，則擺錘經(jīng)過(guò)傳感器時(shí)的速度大小為________．答案：(1)光電門(2)eq\f(d,Δt)

要點(diǎn)一試驗(yàn)原理與操作1．如圖為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的試驗(yàn)裝置示意圖．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．回答下列問(wèn)題：(1)為完成此試驗(yàn)，除了所給的器材外，還須要的器材有________．(填入正確選項(xiàng)前的字母)A．米尺B．秒表C．0～12V的直流電源D．0～12V的溝通電源(2)下面列舉了該試驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟：A．依據(jù)圖示的裝置安裝器材B．將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的“直流輸出”上C．用天平測(cè)出重錘的質(zhì)量D．先接通電源，后釋放紙帶，打出一條紙帶E．測(cè)量紙帶上某些點(diǎn)間的距離F．依據(jù)測(cè)量的結(jié)果計(jì)算重錘下落過(guò)程中削減的重力勢(shì)能是否等于增加的動(dòng)能其中操作不當(dāng)?shù)牟襟E是________________．(3)試驗(yàn)中誤差產(chǎn)生的緣由有________________________________(寫出兩個(gè)緣由)．(4)利用這個(gè)裝置也可以測(cè)量重錘下落的加速度a的數(shù)值．依據(jù)打出的紙帶，選取紙帶上連續(xù)的五個(gè)點(diǎn)A、B、C、D、E，測(cè)出各點(diǎn)之間的距離如圖所示．運(yùn)用溝通電源的頻率為f，則計(jì)算重錘下落的加速度的表達(dá)式a＝________.(用x1、x2、x3、x4及f表示)解析：(1)為完成此試驗(yàn)，除了所給的器材外，測(cè)量須要米尺，電源須要0～12V的溝通電源．(2)其中操作不當(dāng)?shù)牟襟E是將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的“直流輸出”上，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器須要溝通電源．(3)紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間有摩擦以及空氣阻力；用米尺測(cè)量紙帶上某些點(diǎn)的距離時(shí)會(huì)產(chǎn)生讀數(shù)誤差．(4)由Δx＝aT2得：a＝eq\f(x3＋x4－x1－x2,4T2)＝eq\f(x3＋x4－x1－x2f2,4)答案：(1)AD(2)B(3)紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間有摩擦以及空氣阻力；用米尺測(cè)量紙帶上點(diǎn)的位置時(shí)讀數(shù)有誤差；計(jì)算勢(shì)能改變時(shí)，選取初、末兩點(diǎn)距離過(guò)近；溝通電源頻率不確定(任選兩個(gè)作答)(4)eq\f(x3＋x4－x1－x2f2,4)2．某試驗(yàn)小組的同學(xué)在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的試驗(yàn)時(shí)，進(jìn)行了如下的操作：A．取下紙帶，選擇點(diǎn)跡清楚的紙帶，登記起始點(diǎn)O，在距離O點(diǎn)較遠(yuǎn)處選擇連續(xù)幾個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)(或計(jì)時(shí)點(diǎn))B．用天平稱出重物和夾子的質(zhì)量C．計(jì)算出ghn和eq\f(1,2)v2n，看兩者是否相等D．固定好打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，將連著重物的紙帶穿過(guò)限位孔，用手提住，讓重物盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器E．先接通電源，后松開紙帶，起先打點(diǎn)．并如此重復(fù)多次，以得到幾條打點(diǎn)紙帶F．測(cè)出各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離，即得到重物下落的高度，并計(jì)算出各點(diǎn)的速度值在以上的操作中不必要的是________；然后將必要的操作進(jìn)行正確的排序________．解析：因本試驗(yàn)是通過(guò)比較重力勢(shì)能的削減量ΔEp是否等于動(dòng)能的增加量ΔEk來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的，不須要知道動(dòng)能的詳細(xì)數(shù)值，因而不須要測(cè)出重物和夾子的質(zhì)量，故步驟B是不必要的．依據(jù)試驗(yàn)原理以及操作分析可知，正確的操作依次為DEAFC.答案：BDEAFC要點(diǎn)二試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理3.某同學(xué)用圖甲所示的試驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，其中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源為溝通電源，可以運(yùn)用的頻率有20Hz、30Hz和40Hz，打出紙帶的一部分如圖乙所示．該同學(xué)在試驗(yàn)中沒(méi)有記錄溝通電的頻率f，須要用試驗(yàn)數(shù)據(jù)和其他條件進(jìn)行推算．(1)若從打出的紙帶可判定重物勻加速下落，利用f和圖乙中給出的物理量可以寫出：在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出B點(diǎn)時(shí)，重物下落的速度大小為________，打出C點(diǎn)時(shí)重物下落的速度大小為________，重物下落的加速度大小為________．(2)已測(cè)得x1＝8.89cm，x2＝9.50cm，x3＝10.10cm；當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮?.80m/s2，試驗(yàn)中重物受到的平均阻力大小約為其重力的1%.由此推算出f為________Hz.解析：(1)兩點(diǎn)間時(shí)間間隔為T＝eq\f(1,f)，vB＝eq\f(x1＋x2,2T)＝eq\f(x1＋x2f,2)，同理vC＝eq\f(x2＋x3f,2)，重物下落的加速度的大小為a＝eq\f(x3－x1f2,2).(2)據(jù)mg－0.01mg＝ma和a＝eq\f(x3－x1f2,2)，代入數(shù)據(jù)可得f為40Hz.答案：(1)eq\f(x1＋x2f,2)eq\f(x2＋x3f,2)eq\f(x3－x1f2,2)(2)404．在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的試驗(yàn)中，使質(zhì)量為m＝1.00kg的重物自由下落，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列的點(diǎn)，選取一條符合試驗(yàn)要求的紙帶如圖所示．O為第一個(gè)點(diǎn)，A、B、C為從合適位置起先選取連續(xù)點(diǎn)中的三個(gè)點(diǎn)．已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02s打一個(gè)點(diǎn)，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間取9.80m/s2，那么：(1)依據(jù)圖上所得的數(shù)據(jù)，應(yīng)取圖中O點(diǎn)到________點(diǎn)來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律；(2)從O點(diǎn)到(1)問(wèn)中所取的點(diǎn)，重物重力勢(shì)能的削減量ΔEp＝________J，動(dòng)能增加量ΔEk＝________J；(結(jié)果取三位有效數(shù)字)(3)若測(cè)出紙帶上全部各點(diǎn)到O點(diǎn)之間的距離，依據(jù)紙帶算出各點(diǎn)的速度v及物體下落的高度h，則以eq\f(v2,2)為縱軸、以h為橫軸畫出的圖象是圖中的________．解析：(1)依據(jù)題中所給數(shù)據(jù)可以看出，A、B、C為選取的連續(xù)點(diǎn)中的三個(gè)點(diǎn)，明顯只有B點(diǎn)的速度由vB＝eq\f(\x\to(AC),2T)可以求出，其余兩點(diǎn)的速度不能干脆求出，而且O、B之間的距離已知，所以應(yīng)選O點(diǎn)到B點(diǎn)來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．(2)ΔEp＝mghB＝1.00×9.8×19.20×10－2J＝1.88JvB＝eq\f(\x\to(AC),2T)＝eq\f(23.23－15.55×10－2,2×0.02)m/s＝1.92m/sΔEk＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)＝eq\f(1,2)×1.00×1.922J＝1.84J.(3)由mgh＝eq\f(1,2)mv2得eq\f(v2,2)＝gh，故A項(xiàng)正確．答案：(1)B(2)1.881.84(3)A5．[2024·巴州高一檢測(cè)]如圖是利用重物自由下落驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的試驗(yàn)裝置．(1)在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的試驗(yàn)中，沒(méi)有必要進(jìn)行的操作是________．A．用天平測(cè)重物的質(zhì)量B．用秒表測(cè)重物下落的時(shí)間C．用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄重物下落的信息D．用紙帶記錄測(cè)量重物下落的高度(2)該試驗(yàn)所用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源頻率為50Hz，A、B、C為紙帶中選取的三個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)未畫出，則每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔T＝________s，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B時(shí)，物體的下落速度為vB＝________m/s.(小數(shù)點(diǎn)后保留兩位數(shù)字)(3)由于該試驗(yàn)中存在阻力做功，所以試驗(yàn)測(cè)得的重物的重力勢(shì)能的削減量________(選填“<”、“>”或“＝”)動(dòng)能的增加量．解析：(1)因?yàn)槭潜容^mgh、eq\f(1,2)mv2的大小關(guān)系，故m可約去比較，不須要測(cè)出重物的質(zhì)量，故A項(xiàng)錯(cuò)誤．可以通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器計(jì)算時(shí)間，不須要秒表，故B項(xiàng)錯(cuò)誤．用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可以記錄重物下落的時(shí)間和高度，故C項(xiàng)正確．用紙帶記錄測(cè)量重物下落的高度，故D項(xiàng)正確．(2)每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)未畫出，則每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔T＝0.1s．依據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律中間時(shí)刻速度等于這段時(shí)間中的平均速度得vB＝eq\f(xAC,tAC)＝2.36m/s.(3)由于紙帶通過(guò)時(shí)受到較大的阻力和重物受到的空氣阻力，重力勢(shì)能有相當(dāng)一部分轉(zhuǎn)化為摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能，所以重力勢(shì)能的削減量明顯大于動(dòng)能的增加量．答案：(1)AB(2)0.12.36(3)>基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)1.在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的試驗(yàn)中，關(guān)于重錘的選擇，下列說(shuō)法正確的是()A．選擇的重錘的體積越小越好B．應(yīng)選用質(zhì)量較小的重錘，使重錘的慣性小一些C．應(yīng)選用體積和質(zhì)量都較小的重錘D．選擇的重錘體積應(yīng)小一些，質(zhì)量盡量地大一些解析：選擇重錘時(shí)既要考慮減小空氣阻力，又要考慮試驗(yàn)的便利、可操作，故D項(xiàng)正確．答案：D2．某同學(xué)做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的試驗(yàn)時(shí)，從打出的一條紙帶中選取了清楚的點(diǎn)進(jìn)行探討，依據(jù)所學(xué)的學(xué)問(wèn)計(jì)算出打2、3兩計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)紙帶的瞬時(shí)速度，并用v2、v3表示，用刻度尺測(cè)量出2、3兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離，用h23表示．驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的關(guān)系式應(yīng)為()A．gh23＝veq\o\al(2,3)－veq\o\al(2,2)B．gh23＝eq\f(1,2)veq\o\al(2,3)－eq\f(1,2)veq\o\al(2,2)C．v3＝v2＋aTD．veq\o\al(2,3)＋veq\o\al(2,2)＝2gh23解析：2→3的過(guò)程，ΔEp減＝mgh23，ΔEk增＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,3)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)，所以需驗(yàn)證的表達(dá)式為mgh23＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,3)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)，即gh23＝eq\f(1,2)veq\o\al(2,3)－eq\f(1,2)veq\o\al(2,2)，B項(xiàng)正確．答案：B3．用如圖所示裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，由于電磁打點(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)受到較大的阻力，這樣試驗(yàn)造成的結(jié)果是()A．重力勢(shì)能的削減量明顯大于動(dòng)能的增加量B．重力勢(shì)能的削減量明顯小于動(dòng)能的增加量C．重力勢(shì)能的削減量等于動(dòng)能的增加量D．以上幾種狀況都有可能解析：由于重物下落時(shí)要克服阻力做功，重物削減的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為重物的動(dòng)能和系統(tǒng)的內(nèi)能，故重力勢(shì)能的減小量大于動(dòng)能的增加量，A項(xiàng)正確，B、C、D三項(xiàng)錯(cuò)誤．答案：A4．做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的試驗(yàn)時(shí)，一同學(xué)分析得出的試驗(yàn)結(jié)果是重錘重力勢(shì)能的削減量小于動(dòng)能的增加量．下列對(duì)造成該試驗(yàn)結(jié)果的緣由分析正確的是()A．空氣對(duì)重錘的阻力和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)紙帶的阻力B．選用重錘的質(zhì)量過(guò)大C．溝通電源的頻率大于50HzD．溝通電源的頻率小于50Hz解析：在重錘下落過(guò)程中，重錘需克服空氣的阻力及打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)紙帶的阻力做功，重錘削減的重力勢(shì)能在克服阻力做功的過(guò)程中消耗掉一部分，因此重錘削減的重力勢(shì)能總是大于重錘增加的動(dòng)能，A項(xiàng)錯(cuò)誤；“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的試驗(yàn)結(jié)論與重錘的質(zhì)量無(wú)關(guān)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；若溝通電的頻率f<50Hz，由于速度值仍按頻率為50Hz計(jì)算，頻率的計(jì)算值比實(shí)際值偏大，周期值偏小，算得的速度值偏大，動(dòng)能值也就偏大，則可能出現(xiàn)ΔEk>ΔEp的結(jié)果，C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確．答案：D5．在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”在試驗(yàn)中，通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器得到的紙帶如圖所示，在紙帶上選取了0～6的計(jì)數(shù)點(diǎn)，并用刻度尺依次測(cè)量出了相鄰兩點(diǎn)之間的距離．則下列選項(xiàng)正確的是()A．紙帶中第一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度必需為零B．可將計(jì)數(shù)點(diǎn)1～5的瞬時(shí)速度利用平均速度干脆求出C．由于0、6兩計(jì)數(shù)點(diǎn)為紙帶的端點(diǎn)，因此不能計(jì)算出這兩點(diǎn)的速度D．由題中的數(shù)據(jù)計(jì)算出的加速度應(yīng)為當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣冉馕觯涸凇膀?yàn)證機(jī)械能守恒定律”的試驗(yàn)中，計(jì)數(shù)點(diǎn)可以隨意選擇，沒(méi)必要必需從速度為零的起點(diǎn)起先，A項(xiàng)錯(cuò)誤；計(jì)算瞬時(shí)速度是利用平均速度等于中間時(shí)刻的瞬間速度求出的，B項(xiàng)正確；依據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可將0、6兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度計(jì)算出來(lái)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；由題中的數(shù)據(jù)計(jì)算出的加速度已包含了空氣阻力的影響，D項(xiàng)錯(cuò)誤．答案：B6．[2024·山西運(yùn)城河?xùn)|一中期末考試]在用落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的試驗(yàn)中(重力加速度取g＝9.8m/s2)：(1)運(yùn)用公式eq\f(mv2,2)＝mgh對(duì)試驗(yàn)條件的要求是________，打點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02s，為此，所選擇的紙帶第1、2兩點(diǎn)間的距離應(yīng)接近________．(2)若試驗(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0.02s，則記錄B點(diǎn)時(shí)，重錘速度vB＝________，重錘動(dòng)能Ek＝________，從起先下落起至B點(diǎn)重錘的重力勢(shì)能削減量是________，由此可得出的結(jié)論是________________．解析：(1)重錘自由下落時(shí)，在0.02s內(nèi)的位移大小應(yīng)為h＝eq\f(1,2)gt2＝eq\f(1,2)×9.8×(0.02)2m≈2mm.(2)vB＝eq\f(\x\to(AC),Δt)＝eq\f(31.4－7.8×10－3,2×0.02)m/s＝0.59m/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)×1×0.592J≈0.17J，重錘的重力勢(shì)能削減量為ΔEp＝mgh＝1×9.8×17.6×10－3J≈0.17J.答案：(1)打第1個(gè)點(diǎn)時(shí)重錘的初速度為零2mm(2)0.59m/s0.17J0.17J機(jī)械能守恒7．[2024·陜西寶雞中學(xué)期末考試]曉宇利用“自由落體”的方法驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律，他進(jìn)行了多次操作打出了四條不同的紙帶，經(jīng)過(guò)測(cè)量可知紙帶A、紙帶B、紙帶C、紙帶D前兩點(diǎn)之間的距離分別為0.185cm、0.192cm、0.265cm、0.195cm.已知低壓溝通電源的頻率為50Hz、重錘的為1.00kg、重力加速度取g＝9.80m/s2.回答下列問(wèn)題：(1)上述的四條紙帶中有一條在操作過(guò)程中存在明顯的問(wèn)題，該紙帶為________；(2)依據(jù)測(cè)量的要求從其中選出一條合適的紙帶，并選取點(diǎn)跡清楚的計(jì)時(shí)點(diǎn)，用刻度尺測(cè)出的試驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖所示，分析知紙帶的________(選填“左”或“右”)端與重錘相連；(3)由圖中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)求解打計(jì)時(shí)點(diǎn)2時(shí)，重錘下落的速度為________；(4)重錘由計(jì)時(shí)點(diǎn)0下降到計(jì)時(shí)點(diǎn)2的過(guò)程中，重錘的重力勢(shì)能的削減量ΔEp為________，重錘的動(dòng)能的增加量ΔEk為________，由計(jì)算分析可知ΔEp________ΔEk(選填“>”、“＝”或“<”)，緣由為________________________________________________________________________________________________________________________________________________；(5)請(qǐng)依據(jù)以上寫出試驗(yàn)結(jié)論：________________________________________________________________________________________________________________________________________________.解析：(1)紙帶C確定有操作錯(cuò)誤，因?yàn)閔＝0.265cm>0.20cm，說(shuō)明他操作時(shí)先釋放了紙帶，后接通了電源，致使打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打第一個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)時(shí)，重錘的速度并不為零；(2)因重錘做自由落體運(yùn)動(dòng)，起先記錄時(shí)計(jì)時(shí)點(diǎn)間距小，所以紙帶的左端與重錘相連；(3)重錘的速度v2＝eq\f(x03－x01,2T)，代入數(shù)據(jù)可得v2＝0.98m/s；(4)從計(jì)時(shí)點(diǎn)0到計(jì)時(shí)點(diǎn)2的過(guò)程中，重力勢(shì)能的削減量ΔEp＝mgx02≈0.49J，動(dòng)能的增加量ΔEk＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)≈0.48J，由以上計(jì)算知，ΔEp>ΔEk，這是因?yàn)樵囼?yàn)中有摩擦力和空氣阻力等阻力的存在，重錘要克服阻力做功而損失機(jī)械能；(5)在試驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)機(jī)械能守恒．答案：(1)紙帶C(2)左(3)0.98m/s(4)0.49J0.48J>試驗(yàn)中存在摩擦力和空氣阻力，重錘克服阻力做功損失機(jī)械能(5)在試驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)機(jī)械能守恒8．[2024·吉林長(zhǎng)春市試驗(yàn)中學(xué)期末考試]某學(xué)校的物理愛(ài)好試驗(yàn)小組在探究機(jī)械能守恒定律時(shí)，進(jìn)行了如下的操作：A．依據(jù)圖甲所示的裝置，組裝試驗(yàn)器材B．將連著重物的紙帶穿過(guò)限位孔，用手提住，讓重物盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器C．先接通電源，后松開紙帶，起先打點(diǎn)．并如此重復(fù)多次，以得到幾條打點(diǎn)紙帶D．從打下的紙帶中選擇一條點(diǎn)跡清楚的紙帶，登記起始點(diǎn)O，在距離O點(diǎn)較遠(yuǎn)處連續(xù)選擇幾個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)(或計(jì)時(shí)點(diǎn))E．測(cè)出各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離，即得到重物下落的高度，并計(jì)算出各點(diǎn)的速度值F．計(jì)算出ghn和eq\f(1,2)veq\o\al(2,n)進(jìn)行比較，得出試驗(yàn)結(jié)論(已知低壓溝通電源的頻率為50Hz，重力加速度為g＝9.80m/s2)依據(jù)以上操作回答下列問(wèn)題：(1)圖乙中的O點(diǎn)為第一個(gè)點(diǎn)跡清楚的計(jì)時(shí)點(diǎn)，且以后每隔一個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)選取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，圖中的數(shù)據(jù)分別為A、B、C、D到O點(diǎn)的距離，假如選取B點(diǎn)進(jìn)行分析，則重物的重力勢(shì)能削減了________J，動(dòng)能增加了________J．(重物的質(zhì)量用m表示)(2)重物動(dòng)能的增加量________(“略大于”或“略小于”)重力勢(shì)能的削減量，出現(xiàn)該現(xiàn)象的緣由是____________________________．(3)由以上的數(shù)據(jù)得出的結(jié)論為________________________________________________________________________________________________________________________________________________.解析：(1)重力勢(shì)能的削減量為ΔEp＝mghOB＝m×9.80×0.1950J＝1.911mJ，重物在打B點(diǎn)時(shí)的速度為vB＝eq\f(hAC,4T)≈1.944m/s，所以重物起先下落到打B點(diǎn)時(shí)增加的動(dòng)能為ΔEk＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)≈1.89mJ；(2)ΔEk略小于ΔEp，由于空氣阻力和限位孔的摩擦阻力做功，將部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為了內(nèi)能；(3)從以上計(jì)算的數(shù)據(jù)得出：在試驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)重物削減的重力勢(shì)能等于其增加的動(dòng)能，即機(jī)械能守恒．答案：(1)1.911m(2)略小于空氣阻力和限位孔的摩擦阻力做功(3)在試驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)重物削減的重力勢(shì)能等于其增加的功能，即機(jī)械能守恒9．某學(xué)校試驗(yàn)小組利用如圖所示的試驗(yàn)裝置來(lái)驗(yàn)證鉤碼和滑塊所組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒．(1)試驗(yàn)前先調(diào)整氣墊導(dǎo)軌底座使之水平；(2)利用游標(biāo)卡尺測(cè)得遮光條的寬度為d，試驗(yàn)時(shí)將滑塊從圖示位置由靜止釋放，由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過(guò)光電門的時(shí)間為Δt，那么，在本次試驗(yàn)中還須要測(cè)量的物理量有鉤碼的質(zhì)量m、________________和________________(文字說(shuō)明并用相應(yīng)的字母表示)；(3)本試驗(yàn)通過(guò)比較________________和________________(用測(cè)量的物理量符號(hào)表示)在試驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)相等，就可以驗(yàn)證系統(tǒng)的機(jī)械能守恒．解析：(2)由于遮光條通過(guò)光電門的時(shí)間極短，因此可以利用平均速度來(lái)代替瞬時(shí)速度，因此滑塊經(jīng)過(guò)光電門時(shí)的瞬時(shí)速度為v＝eq\f(d,Δt)，此外還須要知道滑塊上遮光條的初始位置到光電門的距離s，計(jì)算動(dòng)能須要知道滑塊的質(zhì)量M，故還須要測(cè)量M.(3)以鉤碼和滑塊(包括遮光條)所組成的系統(tǒng)為探討對(duì)象，其重力勢(shì)能的減小量為mgs，系統(tǒng)動(dòng)能的增量為eq\f(1,2)(m＋M)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,Δt)))2.因此只要比較二者是否相等，即可驗(yàn)證系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒．答案：(2)滑塊上遮光條的初始位置到光電門的距離s滑塊(包含遮光條)的質(zhì)量M(3)mgseq\f(1,2)(m＋M)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,Δt)))2實(shí)力達(dá)標(biāo)10.[2024·山西現(xiàn)代雙語(yǔ)學(xué)校期末考試]某探討性學(xué)習(xí)小組利用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，試驗(yàn)裝置如圖甲所示．在氣墊導(dǎo)軌上相隔確定距離的兩處安裝兩個(gè)光電傳感器A、B，滑塊P上固定一遮光條，若光線被遮光條遮擋，光電傳感器會(huì)輸出高電壓，兩光電傳感器采集數(shù)據(jù)后與計(jì)算機(jī)相連．滑塊P在細(xì)線的牽引下向左加速運(yùn)動(dòng)，遮光條經(jīng)過(guò)光電傳感器A、B時(shí)，通過(guò)計(jì)算機(jī)可以得到如圖乙所示的電壓U隨時(shí)間t改變的圖象．(1)試驗(yàn)前，接通氣源，將滑塊(不掛鉤碼)置于氣墊導(dǎo)軌上，輕推滑塊，當(dāng)圖乙中的Δt1________(選填“>”“＝”或“<”)Δt2時(shí)，說(shuō)明氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)水平．(2)用游標(biāo)卡尺測(cè)得遮光條寬度為d，測(cè)量結(jié)果如圖丙所示，則d＝________mm.(3)滑塊P用細(xì)線跨過(guò)氣墊導(dǎo)軌左端的定滑輪與鉤碼Q相連，鉤碼Q的質(zhì)量為m.將滑塊P由圖甲所示位置釋放，通過(guò)計(jì)算機(jī)得到的圖象如圖乙所示，若Δt1、Δt2和d已知，要驗(yàn)證滑塊P和鉤碼Q組成的系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒，還應(yīng)測(cè)出________和________(寫出物理量的名稱及符號(hào))．(4)若上述物理量間滿意關(guān)系式__________________，則表明在上述過(guò)程中，滑塊P和鉤碼Q組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒．解析：(1)導(dǎo)軌水平常，滑塊P做勻速運(yùn)動(dòng)，Δt1＝Δt2；(2)d＝5mm＋0×0.1mm＝5.0mm；(4)滑塊P通過(guò)光電傳感器的速度為v1＝eq\f(d,Δt1)，v2＝eq\f(d,Δt2)，P、Q組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，則mgL＝eq\f(1,2)(M＋m)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,Δt2)))