2019-2020年高中物理 4.5.2 實驗：驗證機械能守恒定律每課一練 教科版必修2.doc

2019-2020年高中物理 4.5.2 實驗：驗證機械能守恒定律每課一練 教科版必修21本實驗中，除鐵架臺、夾子、低壓交流電源、紙帶和重物外，還需選用的儀器是()A秒表 B刻度尺C天平 D打點計時器2在“驗證機械能守恒定律”的實驗中(1)不需測量或計算的物理量是()A下落高度 B瞬時速度C重物質(zhì)量 D時間(2)由于打點計時器兩限位孔不在同一豎直線上，使紙帶通過時受到了較大的阻力，這樣會導致實驗結果mgh_mv2(選填“>”或“<”)3在一次驗證機械能守恒定律實驗中，質(zhì)量m1 kg 的重物自由下落，在紙帶上打出一系列的點，如圖1所示(打點間隔為0.02 s)，單位cm.那么圖1(1)紙帶的_端與重物相連；(2)打點計時器打下計數(shù)點B時，物體的速度vB_；(3)從起點O到打下計數(shù)點B的過程中重力勢能減少量是Ep_.此過程中物體動能的增加量Ek_(g取9.8 m/s2)；(4)通過計算，數(shù)值上Ep_Ek(填“>”、“”或“<”)，這是因為_；(5)實驗的結論是_.4在驗證機械能守恒定律的實驗中，已知打點計時器打點間隔為T，某一組同學得到了一條如圖2所示的紙帶，在填寫實驗報告時甲、乙兩個同學選擇了不同的數(shù)據(jù)處理方法：圖2甲同學測出了C點到第一點O的距離hOC，利用v2ghOC計算得到了C點的速度，然后驗證mghOC與mv相等乙同學測出了A、B、C、D各點到第一點O的距離hA、hB、hC、hD，利用vB、vC計算B、C點的速度，然后驗證了mg(hChB)與mvmv是否相等請你對甲乙兩位同學的做法逐一分析，不合理之處提出完善辦法5在用自由落體法驗證機械能守恒定律的實驗中，得到如圖3所示的一條紙帶起始點O到A、B、C、D、E各點的距離分別為hA、hB、hC、hD、hE.如果重物的質(zhì)量為m，打點計時器所用電源的頻率為f，則在打B、D兩點時，重物的速度vB_，vD_.如果選擇起始點的位置為零勢能參考點，則在打B、D兩點時重物的機械能EB_，ED_，若EB_ED，則說明重物在下落過程中機械能守恒圖36在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，利用重物拖著紙帶自由下落通過打點計時器并打出一系列的點，對紙帶上的點跡進行測量分析，即可驗證機械能守恒定律(1)正確進行實驗操作，從打出的紙帶中選出符合要求的紙帶，如圖4所示圖中O點為打點起始點，且速度為零圖4選取紙帶上打出的連續(xù)點，標上A、B、C測得其中E、F、G點距打點起始點O的距離分別為h1、h2、h3.已知重物的質(zhì)量為m，當?shù)刂亓铀俣葹間，打點計時器的打點周期為T.為驗證此實驗過程中機械能是否守恒，需要計算出從打下O點到打下F點的過程中，重物重力勢能的減少量Ep_，動能的增加量Ek_.(用題中所給字母表示)(2)以各點到起始點的距離h為橫坐標，以各點速度的平方v2為縱坐標建立直角坐標系，用實驗測得的數(shù)據(jù)繪出v2h圖象，如圖5所示：由v2h圖線求得重物下落的加速度g_m/s2.(結果保留三位有效數(shù)字)圖57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50 Hz，查得當?shù)氐闹亓铀俣萭9.80 m/s2，某同學選擇了一條理想的紙帶，用刻度尺測量時各計數(shù)點對應刻度尺上的讀數(shù)如圖6所示，圖中O點是打點計時器打出的第一個點，A、B、C、D分別是每打兩個點取出的計數(shù)點根據(jù)以上數(shù)據(jù)，重物由O點運動到B點時，已知重物質(zhì)量為m(kg)求：圖6(1)重力勢能的減少量為多少？(2)動能的增加量是多少？(3)根據(jù)計算的數(shù)據(jù)可得出什么結論？產(chǎn)生誤差的主要原因是什么？第2課時實驗：驗證機械能守恒定律1BD測量下落高度需用刻度尺，打點計時器打出紙帶并能標識時間，選B、D.2(1)C(2)>解析(1)本實驗需要驗證mgh與mv2的關系，所以不需要測量重物質(zhì)量m，C正確(2)重物在下落過程中克服阻力做功，使減小的重力勢能不能完全轉化為動能，所以mgh>mv2.3(1)O(2)0.98 m/s(3)0.49 J0.48 J(4)>重物和紙帶下落時受到阻力作用(5)在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，重力勢能的減少量等于動能的增加量解析(1)紙帶釋放時速度較小，打點較密，先打距重物近的一側，故O端與重物相連(2)B點速度vB cm/s0.98 m/s(3)從O點到打B點，重力勢能減少量EpmghB19.80.0501 J0.49 J動能增加量mv0.48 J；(4)由(3)中計算結果知Ep>Ek，因為重物和紙帶下落時受到阻力作用；(5)由(3)中計算結果可知，在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，機械能守恒4甲同學選擇從O到C段驗證機械能守恒，計算C點的速度用v2ghOC的話，犯了用機械能守恒定律去驗證機械能守恒的錯誤計算vC可以選擇vC.乙同學選擇了從B到C段驗證機械能守恒，由于BC較近，造成誤差偏大，選擇BD段相對較為合適5.ffmf2(hChA)2mghBmf2(hEhC)2mghD解析根據(jù)紙帶上瞬時速度的計算方法，得vBf，vDf打B點時，重物的動能和重力勢能分別為EkBmvm2mf2(hChA)2EpBmghB.此時重物的機械能EBEkBEpBmf2(hChA)2mghB，同理EkDmvmf2(hEhC)2，EpDmghD，EDmf2(hEhC)2mghD如果EBED，則說明重物在下落過程中機械能守恒6(1)mgh2(2)9.71(9.649.77均可)解析(1)從打下O點到打下F點的過程中，重物重力勢能的減少量Epmgh2，vF動能的增加量Ekmv.(2)由mv2mgh可得：v22gh，由v2h圖線可求得：圖線的斜率k19.42由k2g可得：物體下落的加速度g9.71 m/s2.7(1)1.91m J(2)1.86m J(3)見解析解析(1)重力勢能的減少量為Ep減mghOBm9.80.1951.91m (J)(2)重錘下落到B點時的速度vB m/s1.94 m/s所以重錘從開始下落到B點增加的動能為Ek增mvm(1.94)21.88m (J)(3)從(1)(2)中計算的數(shù)據(jù)得出在實驗誤差允許的范圍內(nèi)重錘減少的重力勢能等于其增加的動能，機械能守恒重錘減少的重力勢能略大于其增加的動能的原因是：重錘在下落時要受到阻力作用(打點計時器對紙帶的摩擦力，空氣阻力)，克服阻力做功