《（浙江專用）2022-2023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)械能守恒定律學(xué)案 新人教版必修2》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（浙江專用）2022-2023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)械能守恒定律學(xué)案 新人教版必修2（14頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、（浙江專用）2022-2023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)械能守恒定律學(xué)案 新人教版必修2 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.學(xué)會(huì)用落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律. 2.理解實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路，熟悉實(shí)驗(yàn)操作，明確實(shí)驗(yàn)直接測(cè)量的物理量. 3.掌握實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法，能定性分析誤差產(chǎn)生的原因. 考試要求 學(xué)考 選考 √ √ 一、實(shí)驗(yàn)原理 做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體，在下落過(guò)程中，重力勢(shì)能減少，動(dòng)能增加，如果重力勢(shì)能的減少量等于動(dòng)能的增加量，就驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律. 二、實(shí)驗(yàn)器材 鐵架臺(tái)(帶鐵夾)、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、重物(帶夾子)、紙帶、復(fù)寫紙、導(dǎo)線、毫米刻度尺、低壓交流電源(4～

2、6 V). 三、實(shí)驗(yàn)步驟 1.安裝裝置：按圖1甲所示把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝在鐵架臺(tái)上，用導(dǎo)線把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與電源連接好. 圖1 2.打紙帶：在紙帶的一端把重物用夾子固定好，另一端穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，用手豎直提起紙帶使重物停靠在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近.先接通電源后釋放紙帶，讓重物拉著紙帶自由下落.重復(fù)幾次，得到3～5條打好點(diǎn)的紙帶. 3.選紙帶：從打好點(diǎn)的紙帶中挑選點(diǎn)跡清晰且開(kāi)始的兩點(diǎn)間距接近2 mm的一條紙帶，在起始點(diǎn)標(biāo)上0，以后任取間隔相同時(shí)間的點(diǎn)依次標(biāo)上1、2、3…. 4.測(cè)距離：如圖乙所示，用刻度尺測(cè)出0到1、2、3…的距離，即為對(duì)應(yīng)下落的高度h1、h2、h3…. 四、數(shù)據(jù)處理

3、1.計(jì)算各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度：根據(jù)公式vn＝，計(jì)算出1、2、3…n點(diǎn)的瞬時(shí)速度v1、v2、v3…vn. 2.機(jī)械能守恒定律驗(yàn)證 方法一：利用起始點(diǎn)和第n點(diǎn). 如果在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)ghn＝vn2，則機(jī)械能守恒定律得到驗(yàn)證. 方法二：任取兩點(diǎn)A、B. 如果在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)ghAB＝vB2－vA2，則機(jī)械能守恒定律得到驗(yàn)證. 方法三：圖象法(如圖2所示). 圖2 作出v2－h(huán)圖線，若在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)圖線是一條過(guò)原點(diǎn)且斜率為g的直線，則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律. 五、誤差分析 本實(shí)驗(yàn)的誤差主要是由紙帶測(cè)量產(chǎn)生的偶然誤差以及重物和紙帶運(yùn)動(dòng)中的空氣阻力及打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的摩擦阻力引

4、起的系統(tǒng)誤差. 六、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) 1.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝要穩(wěn)固，并使兩限位孔的中線在同一豎直線上，以減小摩擦阻力. 2.應(yīng)選用質(zhì)量和密度較大的重物，增大重力可使阻力的影響相對(duì)減小，增大密度可以減小體積，可使空氣阻力的影響相對(duì)減小. 3.實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先接通電源，讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作后再松開(kāi)紙帶讓重物下落. 4.本實(shí)驗(yàn)中的三種驗(yàn)證方法均不需要測(cè)重物的質(zhì)量m. 5.速度不能用v＝gt或v＝計(jì)算，應(yīng)根據(jù)紙帶上測(cè)得的數(shù)據(jù)，利用vn＝計(jì)算瞬時(shí)速度. 一、實(shí)驗(yàn)原理及基本操作 例1　在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中有位同學(xué)按以下步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作： A.用天平稱出重錘和夾子的質(zhì)量； B.固定好打點(diǎn)

5、計(jì)時(shí)器，將連著重錘的紙帶穿過(guò)限位孔，用手提住，且讓手盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器； C.松開(kāi)紙帶，接通電源，開(kāi)始打點(diǎn).并如此重復(fù)多次，以得到多條打點(diǎn)紙帶； D.取下紙帶，挑選點(diǎn)跡清晰且開(kāi)始的兩點(diǎn)間距接近2 mm的紙帶，記下起始點(diǎn)O，在距離O點(diǎn)較近處選擇幾個(gè)連續(xù)的計(jì)數(shù)點(diǎn)(或計(jì)時(shí)點(diǎn))，并計(jì)算出各點(diǎn)的速度值； E.測(cè)出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O點(diǎn)的距離，即得到重錘的下落高度； F.計(jì)算出mghn和mvn2，看兩者是否相等. 在以上步驟中，不必要的步驟是________. 有錯(cuò)誤或不妥的步驟是________.(填寫代表字母) 更正情況是： ①_________________________________

6、_______________________________________； ②________________________________________________________________________； ③________________________________________________________________________； ④________________________________________________________________________. 答案　A　BCDF?、貰中手應(yīng)抓住紙帶末端，讓重錘盡量靠近打

7、點(diǎn)計(jì)時(shí)器?、贑中應(yīng)先接通電源，再松開(kāi)紙帶?、跠中應(yīng)選取離O點(diǎn)較遠(yuǎn)的點(diǎn)?、蹻中應(yīng)計(jì)算ghn和vn2的值 解析　A步驟不必要，不稱量重錘的質(zhì)量也可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律；B步驟中應(yīng)讓重錘盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，而不是手靠近；C步驟中應(yīng)先接通電源，后釋放紙帶；D步驟中應(yīng)選取離O點(diǎn)較遠(yuǎn)的點(diǎn)，這樣測(cè)量時(shí)距離較遠(yuǎn)，測(cè)量的相對(duì)誤差較?。籉步驟中應(yīng)計(jì)算ghn和vn2的值，若m沒(méi)有測(cè)量，就不能計(jì)算出mghn、mvn2具體的值. 【考點(diǎn)】驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)步驟 【題點(diǎn)】驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)步驟 針對(duì)訓(xùn)練　(多選)用自由落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，就是看mvn2是否等于mghn(n為計(jì)數(shù)點(diǎn)的編號(hào)0、1、2…

8、n).下列說(shuō)法中正確的是(　　) A.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打第一個(gè)點(diǎn)0時(shí)，重物的速度應(yīng)為零 B.hn是計(jì)數(shù)點(diǎn)n到起始點(diǎn)0的距離 C.必須測(cè)量重物的質(zhì)量 D.用vn＝gtn計(jì)算vn時(shí)，tn＝(n－1)T(T為打點(diǎn)周期) 答案　AB 解析　本實(shí)驗(yàn)的原理是利用重物的自由落體運(yùn)動(dòng)來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，因此打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打第一個(gè)點(diǎn)時(shí)，重物運(yùn)動(dòng)的速度應(yīng)為零，A正確；hn與vn分別表示打第n個(gè)點(diǎn)時(shí)重物下落的高度和對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度，B正確；本實(shí)驗(yàn)中，不需要測(cè)量重物的質(zhì)量，因?yàn)楣絤gh＝mv2的兩邊都有m，故只要gh＝v2成立，mgh＝mv2就成立，機(jī)械能守恒定律也就被驗(yàn)證了，C錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用公式vn＝來(lái)計(jì)算v

9、n，D錯(cuò)誤. 【考點(diǎn)】驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)原理 【題點(diǎn)】驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)原理 二、數(shù)據(jù)處理及誤差分析 例2　(2018·嘉興市第一中學(xué)高三上學(xué)期期末考試)在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中： (1)實(shí)驗(yàn)室提供了鐵架臺(tái)、夾子、導(dǎo)線、紙帶等器材.為完成此實(shí)驗(yàn)，除了所給的器材，下列圖中還需要選取的實(shí)驗(yàn)器材有________(填字母代號(hào)) (2)下列方法有助于減小實(shí)驗(yàn)誤差的是________. A.在重錘的正下方地面鋪海綿 B.必須從紙帶上第一個(gè)點(diǎn)開(kāi)始計(jì)算驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒 C.重復(fù)多次實(shí)驗(yàn)，重物必須從同一位置開(kāi)始下落 D.重物的密度盡量大一些 (3)完成實(shí)驗(yàn)后

10、，小明用刻度尺測(cè)量紙帶距離時(shí)如圖3所示，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每0.02 s打一個(gè)點(diǎn)，則B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度vB＝________ m/s. 圖3 若H點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度為vH，重物下落的高度為hBH，重物質(zhì)量為m，當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，為得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論完成實(shí)驗(yàn)，需要比較mghBH與________的大小關(guān)系(用題中字母表示). 答案　(1)AEF　(2)D　(3)1.36　mvH2－mvB2 例3　某實(shí)驗(yàn)小組“用落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”，實(shí)驗(yàn)裝置如圖4甲所示.實(shí)驗(yàn)中測(cè)出重物自由下落的高度h及對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度v，計(jì)算出重物減少的重力勢(shì)能mgh和增加的動(dòng)能mv2，然后進(jìn)行比較，如果兩者相等或近似相等，即可驗(yàn)

11、證重物自由下落過(guò)程中機(jī)械能守恒.請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理和步驟完成下列問(wèn)題： 圖4 (1)關(guān)于上述實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法中正確的是________. A.重物最好選擇密度較小的木塊 B.重物的質(zhì)量可以不測(cè)量 C.實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先接通電源，后釋放紙帶 D.可以利用公式v＝來(lái)求解瞬時(shí)速度 (2)如圖乙是該實(shí)驗(yàn)小組打出的一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，紙帶上的O點(diǎn)是起始點(diǎn)，選取紙帶上連續(xù)的點(diǎn)A、B、C、D、E、F作為計(jì)數(shù)點(diǎn)，并測(cè)出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O點(diǎn)的距離依次為27.94 cm、32.78 cm、38.02 cm、43.65 cm、49.66 cm、56.07 cm.已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的電源是50 Hz的交流電，重物的

12、質(zhì)量為0.5 kg，則從計(jì)時(shí)器打下點(diǎn)O到打下點(diǎn)D的過(guò)程中，重物減少的重力勢(shì)能ΔEp＝________ J；重物增加的動(dòng)能ΔEk＝________ J，兩者不完全相等的原因可能是________________.(重力加速度g取9.8 m/s2，計(jì)算結(jié)果均保留三位有效數(shù)字) (3)實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)又正確計(jì)算出圖乙中打下計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E、F各點(diǎn)的瞬時(shí)速度v，以各計(jì)數(shù)點(diǎn)到A點(diǎn)的距離h′為橫軸，v2為縱軸作出圖象如圖丙所示，根據(jù)作出的圖線，能粗略驗(yàn)證自由下落的物體機(jī)械能守恒的依據(jù)是__________________. 答案　(1)BC　(2)2.14　2.12　重物下落過(guò)程中受到阻力作用

13、 (3)圖象的斜率等于19.52，約為重力加速度g的兩倍 解析　(1)重物最好選擇密度較大的鐵塊，受到的阻力較小，故A錯(cuò)誤.本題是以自由落體運(yùn)動(dòng)為例來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，需要驗(yàn)證的方程是mgh＝mv2，因?yàn)槭潜容^mgh、mv2的大小關(guān)系，故m可約去，不需要用天平測(cè)量重物的質(zhì)量，操作時(shí)應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶，故B、C正確.不能利用公式v＝來(lái)求解瞬時(shí)速度，否則體現(xiàn)不了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，卻變成了理論推導(dǎo)，故D錯(cuò)誤. (2)重力勢(shì)能減少量ΔEp＝mgh＝0.5×9.8×0.436 5 J≈2.14 J.利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論： vD＝＝ m/s＝2.91 m/s， EkD＝mvD2＝×0.5×2.

14、912 J≈2.12 J，動(dòng)能增加量ΔEk＝EkD－0＝2.12 J.由于存在阻力作用，所以減少的重力勢(shì)能大于增加的動(dòng)能. (3)根據(jù)表達(dá)式mgh＝mv2，則有v2＝2gh； 當(dāng)圖象的斜率為重力加速度的2倍時(shí)，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒，而圖象的斜率k＝＝19.52；因此能粗略驗(yàn)證自由下落的物體機(jī)械能守恒. 1.(實(shí)驗(yàn)器材和誤差分析)(2016·浙江4月選考科目考試)(1)做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)，已有鐵架臺(tái)、鐵夾、電源、紙帶、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，還必須選取的器材是圖中的________. (2)某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中：①在重物的正下方地面鋪海綿；②調(diào)整打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的兩個(gè)限位孔連線為豎直；

15、③重復(fù)多次實(shí)驗(yàn).以上操作可減小實(shí)驗(yàn)誤差的是____________(填序號(hào)). 答案　(1)BD　(2)②③ 解析　(1)選用器材B作為重物，可以?shī)A住紙帶，帶動(dòng)紙帶向下運(yùn)動(dòng)，選用器材D用來(lái)測(cè)量重物下落的高度. (2)操作②是為了減小摩擦帶來(lái)的負(fù)面影響. 操作③是為了減小偶然誤差. 2.(數(shù)據(jù)處理)用落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中： (1)運(yùn)用公式＝mgh對(duì)實(shí)驗(yàn)條件的要求是________，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02 s，則所選擇的紙帶第1、2兩點(diǎn)間的距離應(yīng)接近______. (2)若實(shí)驗(yàn)中所用重物的質(zhì)量m＝1 kg，打點(diǎn)紙帶如圖5所示，打點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02 s，則記錄

16、B點(diǎn)時(shí)，重物的速度vB＝________，重物的動(dòng)能EkB＝________，從開(kāi)始下落起至B點(diǎn)時(shí)重物的重力勢(shì)能減少量是________，由此可得出的結(jié)論是________.(g＝9.8 m/s2，結(jié)果保留三位有效數(shù)字) 圖5 答案　(1)重物從靜止開(kāi)始自由下落　2 mm (2)0.585 m/s　0.171 J　0.172 J　在誤差允許范圍內(nèi)機(jī)械能守恒 解析　(1)重物自由下落時(shí)，在最初0.02 s內(nèi)的位移應(yīng)為h＝gT2＝×9.8×(0.02)2 m≈2 mm. (2)vB＝＝ m/s＝0.585 m/s，此時(shí)重物的動(dòng)能為EkB＝mvB2＝×1×(0.585)2 J≈0.17

17、1 J，重物的重力勢(shì)能減少量為ΔEpB＝mgh＝1×9.8×17.6×10－3 J≈0.172 J.故在誤差允許范圍內(nèi)機(jī)械能守恒. 3.(數(shù)據(jù)處理和誤差分析)(2018·臺(tái)州中學(xué)高三第一學(xué)期第一次統(tǒng)練)某活動(dòng)小組利用圖6裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，鋼球自由下落過(guò)程中，先后通過(guò)光電門A、B，計(jì)時(shí)裝置測(cè)出鋼球通過(guò)A、B的時(shí)間分別為tA、tB，鋼球直徑為D.用鋼球通過(guò)光電門的平均速度表示鋼球球心通過(guò)光電門的瞬時(shí)速度.測(cè)出兩光電門間的距離為h，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間. (1)要驗(yàn)證機(jī)械能守恒，只要比較________. 圖6 A.D2與gh是否相等 B.D2與2gh是否相等 C.D2與gh是

18、否相等 D.D2與2gh是否相等 (2)鋼球通過(guò)光電門的平均速度________(選填“＞”或“＜”)鋼球球心通過(guò)光電門的瞬時(shí)速度，由此產(chǎn)生的誤差________(選填“能”或“不能”)通過(guò)增加實(shí)驗(yàn)次數(shù)減小.答案　(1)D　(2)＜　不能 1.(多選)為驗(yàn)證在自由落體過(guò)程中物體的機(jī)械能是守恒的，某同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，圖中A、B兩點(diǎn)分別固定了兩個(gè)速度傳感器，速度傳感器可以測(cè)出運(yùn)動(dòng)物體的瞬時(shí)速度.在實(shí)驗(yàn)中測(cè)得一物體自由下落經(jīng)過(guò)A點(diǎn)時(shí)的速度是v1，經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)的速度是v2，為了證明物體經(jīng)過(guò)A、B兩點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能相等，這位同學(xué)又設(shè)計(jì)了以下幾個(gè)步驟，你認(rèn)為其中不必要

19、或者錯(cuò)誤的是(　　) 圖1 A.用天平測(cè)出物體的質(zhì)量 B.測(cè)出A、B兩點(diǎn)間的豎直距離 C.利用mv22－mv12算出物體從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中動(dòng)能的變化量 D.驗(yàn)證v22－v12與2gh是否相等 答案　AC 解析　物體重力勢(shì)能減少量為mgh，動(dòng)能增加量為mv22－mv12，計(jì)算gh和v22－v12，如果在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)gh＝v22－v12，則機(jī)械能守恒定律得到驗(yàn)證，綜上應(yīng)選A、C. 【考點(diǎn)】驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)原理 【題點(diǎn)】驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)原理 2.在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中： (1)從下列器材中選出實(shí)驗(yàn)所必需的，其編號(hào)為_(kāi)_______. A

20、.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(包括紙帶) B.重物 C.天平 D.毫米刻度尺 E.秒表 F.運(yùn)動(dòng)小車 (2)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的安裝放置要求為_(kāi)_______；開(kāi)始打點(diǎn)時(shí)，應(yīng)先________，然后________. (3)實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因主要是________，使重物獲得的動(dòng)能往往________重物減少的重力勢(shì)能.為減小誤差，懸掛在紙帶下的重物應(yīng)選擇________. (4)如果以v2為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出的v2－h(huán)圖線是________，該圖線的斜率等于________. 答案　見(jiàn)解析 解析　(1)選出的器材有：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(包括紙帶)、重物、毫米刻度尺.因要驗(yàn)證mgh＝

21、mv2，其中m可消去，故不需要用天平.故選A、B、D. (2)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝時(shí)，兩限位孔必須在同一豎直線上，這樣才能使重物在自由下落時(shí)，受到的阻力較小，開(kāi)始記錄時(shí)，應(yīng)先接通電源，然后釋放紙帶，讓重物帶著紙帶一同落下. (3)產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因主要是紙帶通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)受到摩擦阻力及重物和紙帶運(yùn)動(dòng)中的空氣阻力，導(dǎo)致重物獲得的動(dòng)能小于它減少的重力勢(shì)能，為減小誤差，重物應(yīng)選質(zhì)量和密度較大、體積較小的. (4)描繪出來(lái)的v2－h(huán)圖線是一條通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的傾斜直線，它的斜率等于重力加速度. 【考點(diǎn)】“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”基本原理的綜合考查 【題點(diǎn)】“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”基本原理的綜合考查 3.

22、(2018·溫州市六校協(xié)作體期中聯(lián)考)在做“驗(yàn)證自由落體運(yùn)動(dòng)中的機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)中： (1)下列儀器需要用到的是________. (2)在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是________. A.應(yīng)用手托住重物由靜止釋放 B.紙帶與重物相連端的點(diǎn)跡較密 C.可以取連續(xù)的幾個(gè)點(diǎn)為計(jì)數(shù)點(diǎn) D.應(yīng)用手接住下落的重物，以免造成實(shí)驗(yàn)儀器損壞 (3)如圖2所示為實(shí)驗(yàn)時(shí)打出的一條紙帶，則A點(diǎn)的速度大小為_(kāi)_______m/s(打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接電源頻率為50 Hz，結(jié)果保留3位有效數(shù)字). 圖2 答案　(1)CE　(2)BC　(3)1.36(1.35～1.37均可) 解析　(1)根據(jù)

23、實(shí)驗(yàn)原理：mgh＝mv2即gh＝v2，要用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量瞬時(shí)速度和下落高度，所以需要打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和重物，重物要用重錘，而不是砝碼，故C、E正確. (2)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)要使紙帶處于豎直狀態(tài)，用手或者夾子固定紙帶上端，然后由靜止釋放，故A錯(cuò)誤；由于紙帶從上往下運(yùn)動(dòng)，所以打點(diǎn)從靠近重物一端開(kāi)始，故B正確；可以取連續(xù)的幾個(gè)點(diǎn)為計(jì)數(shù)點(diǎn)，故C正確；為避免造成實(shí)驗(yàn)儀器損壞，應(yīng)在地上鋪海綿，故D錯(cuò)誤. (3)根據(jù)A點(diǎn)的速度等于與A點(diǎn)相鄰的兩點(diǎn)間的平均速度，即vA＝×10－2 m/s≈1.36 m/s. 4.(2017·溫州中學(xué)11月選考科目模擬考試)某實(shí)驗(yàn)小組做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn). (1)除帶夾子的

24、重物、紙帶、鐵架臺(tái)(含鐵夾)、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、導(dǎo)線及開(kāi)關(guān)外，在下列器材中，還必須使用的兩種器材是________. A.交流電源 B.刻度尺 C.天平(含砝碼) (2)實(shí)驗(yàn)中，先接通電源，再釋放重物，得到如圖3所示的一條紙帶.在紙帶上選取三個(gè)連續(xù)打出的點(diǎn)A、B、C，測(cè)得它們到起始點(diǎn)O的距離分別為hA、hB、hC.已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的周期為T.設(shè)重物的質(zhì)量為m.從打O點(diǎn)到打B點(diǎn)的過(guò)程中，重物的重力勢(shì)能減少量ΔEp＝________，動(dòng)能增加量ΔEk＝________. 圖3 (3)大多數(shù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，重力勢(shì)能的減少量大于動(dòng)能的增加量，原因是_______

25、_. A.利用公式v＝gt計(jì)算重物速度 B.利用公式v＝計(jì)算重物速度 C.存在空氣阻力和摩擦阻力的影響 D.沒(méi)有采用多次實(shí)驗(yàn)取平均值的方法 (4)某同學(xué)想用下述方法研究機(jī)械能是否守恒，在紙帶上選取多個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，測(cè)量它們到起始點(diǎn)O的距離h，計(jì)算對(duì)應(yīng)計(jì)數(shù)點(diǎn)的重物速度v，描繪v2－h(huán)圖象，并做如下判斷：若圖象是一條過(guò)原點(diǎn)的直線，則重物下落過(guò)程中機(jī)械能守恒.請(qǐng)你分析論證該同學(xué)的判斷依據(jù)是否正確____________________________________________________. 答案　(1)AB　(2)mghB　　(3)C　(4)不正確，還需要進(jìn)一步判斷圖象的斜率是否接近

26、2g 5.利用如圖4所示實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.通過(guò)電磁鐵控制的小鐵球從A點(diǎn)自由下落，下落過(guò)程中小鐵球經(jīng)過(guò)光電門B時(shí)，毫秒計(jì)時(shí)器(圖中未畫出)記錄下小鐵球的擋光時(shí)間t.實(shí)驗(yàn)前調(diào)整光電門位置，使小鐵球下落過(guò)程中，小鐵球球心垂直細(xì)激光束通過(guò)光電門，當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間. 圖4 (1)為了驗(yàn)證小鐵球下落過(guò)程中機(jī)械能是否守恒，還需要測(cè)量的物理量是________. A.A點(diǎn)距地面的高度H B.A、B之間的距離h C.小鐵球從A到B的下落時(shí)間tAB D.小鐵球的直徑d (2)小鐵球通過(guò)光電門時(shí)的瞬時(shí)速度v＝________；要驗(yàn)證小鐵球下落過(guò)程中機(jī)械能是否守恒，只需驗(yàn)證等式___

27、_____是否成立即可(用實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的物理量的符號(hào)表示). 答案　(1)BD　(2)?。絟(或d2＝2ght2) 解析　(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可知，需要測(cè)量的是A點(diǎn)到光電門B的距離，故A錯(cuò)誤，B正確.利用小鐵球通過(guò)光電門的平均速度來(lái)代替瞬時(shí)速度，不需要測(cè)量下落時(shí)間，但需要知道擋光物體的尺寸，因此需要測(cè)量小鐵球的直徑，故C錯(cuò)誤，D正確. (2)利用小鐵球通過(guò)光電門的平均速度來(lái)代替瞬時(shí)速度，故v＝；根據(jù)機(jī)械能守恒的表達(dá)式有mgh＝mv2，可得＝h(或d2＝2ght2)，故只要驗(yàn)證＝h(或d2＝2ght2)即可. 6.現(xiàn)利用如圖5所示裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.圖中AB是固定的光滑斜面，斜面的傾角為

28、30°，1和2是固定在斜面上適當(dāng)位置的兩個(gè)光電門，與它們連接的光電計(jì)時(shí)器都沒(méi)有畫出.讓滑塊從斜面的頂端滑下，光電門1、2各自連接的光電計(jì)時(shí)器顯示的擋光時(shí)間分別為5.00×10－2 s、2.00×10－2 s.已知滑塊質(zhì)量為2.00 kg，滑塊沿斜面方向的長(zhǎng)度為5.00 cm，光電門1和2之間的距離為0.54 m，g取9.80 m/s2，取滑塊經(jīng)過(guò)光電門時(shí)的速度為其平均速度. 圖5 (1)滑塊經(jīng)過(guò)光電門1時(shí)的速度v1＝________ m/s，通過(guò)光電門2時(shí)的速度v2＝________ m/s. (2)滑塊通過(guò)光電門1、2之間的動(dòng)能增加量為_(kāi)_____ J，重力勢(shì)能的減少量為_(kāi)____

29、___ J. 答案　(1)1.00　2.50　(2)5.25　5.29 解析　(1)v1＝＝ m/s＝1.00 m/s v2＝＝ m/s＝2.50 m/s (2)動(dòng)能增加量： ΔEk＝×2.00×(2.502－1.002) J＝5.25 J. 重力勢(shì)能的減少量： ΔEp＝2.00×9.80×0.54×sin 30° J≈5.29 J. 7.如圖6所示，某同學(xué)利用豎直上拋小球的頻閃照片驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.頻閃儀每隔0.05 s閃光一次，用毫米刻度尺測(cè)得相鄰兩個(gè)時(shí)刻小球上升的高度分別為h1＝26.3 cm，h2＝23.68 cm，h3＝21.16 cm，h4＝18.66 cm，h5

30、＝16.04 cm，該同學(xué)通過(guò)計(jì)算得到不同時(shí)刻的速度如下表所示(當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭＝9.80 m/s2，小球質(zhì)量m＝0.10 kg)： 圖6 時(shí)刻 t2 t3 t4 t5 速度(m/s) 4.48 3.98 3.47 (1)上面測(cè)量高度的五個(gè)數(shù)據(jù)中不符合有效數(shù)字讀數(shù)要求的是________段，應(yīng)記作________cm. (2)由頻閃照片上的數(shù)據(jù)計(jì)算t2時(shí)刻小球的速度v2＝________ m/s.(計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字) (3)從t2到t5時(shí)間內(nèi)，重力勢(shì)能增加量ΔEp＝________ J，動(dòng)能減少量ΔEk＝________ J.(計(jì)算結(jié)果保留三位有

31、效數(shù)字) (4)在誤差允許的范圍內(nèi)，若ΔEp與ΔEk近似相等，從而驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律.由上述計(jì)算所得ΔEp________ΔEk(選填“>”“<”或“＝”)，造成這種結(jié)果的主要原因是______________. 答案　(1)h1　26.30　(2)5.00　(3)0.622　0.648 (4)<　上升過(guò)程中有空氣阻力做負(fù)功 (或受到空氣阻力) 解析　(1)從題中可得測(cè)量工具是毫米刻度尺，所以h1在有效數(shù)字讀數(shù)要求上有錯(cuò)誤，應(yīng)記作26.30 cm. (2)勻變速直線運(yùn)動(dòng)過(guò)程中中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該過(guò)程中的平均速度，所以有： v2＝≈5.00 m/s. (3)根據(jù)重力做功和重力勢(shì)

32、能的關(guān)系有：ΔEp＝mg(h2＋h3＋h4)≈0.622 J ΔEk＝mv22－mv52≈0.648 J. 8.某同學(xué)在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”時(shí)按如圖7甲所示安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，正確進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，從打出的紙帶中選出符合要求的紙帶，如圖乙所示.圖中O點(diǎn)為打點(diǎn)起始點(diǎn)，且速度為零. 圖7 (1)選取紙帶上打出的連續(xù)點(diǎn)A、B、C、…，測(cè)出其中E、F、G點(diǎn)距起始點(diǎn)O的距離分別為h1、h2、h3，已知重錘質(zhì)量為m，當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)周期為T.為驗(yàn)證此實(shí)驗(yàn)過(guò)程中機(jī)械能是否守恒，需要計(jì)算出從打下O點(diǎn)到打下F點(diǎn)的過(guò)程中，重錘重力勢(shì)能的減少量ΔEp＝________，動(dòng)能的增加量ΔEk

33、＝________(用題中所給字母表示). (2)以各點(diǎn)到起始點(diǎn)的距離h為橫坐標(biāo)，以各點(diǎn)速度的平方v2為縱坐標(biāo)建立直角坐標(biāo)系，用實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)繪出v2－h(huán)圖線如圖8所示，該圖線說(shuō)明了______________. 圖8 (3)從v2－h(huán)圖線求得重錘下落的加速度g＝________m/s2.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字) 答案　見(jiàn)解析 解析　(1)重錘重力勢(shì)能的減少量ΔEp＝mgh2，動(dòng)能增加量ΔEk＝. (2)當(dāng)物體自由下落時(shí)，只有重力做功，物體的重力勢(shì)能和動(dòng)能互相轉(zhuǎn)化，機(jī)械能守恒. (3)由mgh＝mv2可知題圖的斜率表示重力加速度g的2倍，為求直線的斜率，可在直線上取兩個(gè)距離較遠(yuǎn)的點(diǎn)，如(25.5×10－2,5.0)、(46.5×10－2,9.0)， 則g＝＝×≈9.52 m/s2.