2019版高中物理 第七章 機械能守恒定律 7.9 實驗：驗證機械能守恒定律同步測試 新人教版必修2.doc

《2019版高中物理 第七章 機械能守恒定律 7.9 實驗：驗證機械能守恒定律同步測試 新人教版必修2.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2019版高中物理 第七章 機械能守恒定律 7.9 實驗：驗證機械能守恒定律同步測試 新人教版必修2.doc（7頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

2019版高中物理 第七章 機械能守恒定律 7.9 實驗：驗證機械能守恒定律同步測試 新人教版必修2 1.在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，除天平、鐵架臺、夾子、紙帶和重物外，還需要（ ） A. 秒表 B. 刻度尺 C. 學生電源 D. 打點計時器 【答案】BCD 【解析】 【分析】 根據(jù)驗證機械能守恒定律的原理及實驗方法，明確需要測量的數(shù)據(jù)，則可知需要的器材； 【詳解】A、實驗中由打點計時器測量時間，不再需要秒表，故A錯誤； B、在求動能時需要測量兩點間的長度求出某點瞬時速度，故需要用的刻度尺，故B正確； C、需要學生交流電源，給打點計時器工作，故C正確； D、在用自由落體“驗證機械能守恒定律”時，我們是利用自由下落的物體帶動紙帶運動，通過打點計時器在紙帶上打出的點求得動能及變化的勢能，故需要打點計時器，故D正確。 【點睛】本題考查驗證機械能守恒定律的原理的儀器選擇，應根據(jù)實驗的原理進行記憶。 2.在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，對于自由下落的重物，下列選擇條件中可取的是（ ） A. 選用重物時，重的比輕的好 B. 選用重物時，體積小的比大的好 C. 重物所受重力應與它所受的空氣阻力和紙帶所受打點計時器的阻力平衡 D. 重物所受重力應遠大于它所受的空氣阻力和紙帶所受打點計時器的阻力 【答案】ABD 【解析】 【分析】 為了減小空氣阻力的影響，在選擇重物時，要選擇密度大的實心金屬球，即選擇質量大體積小的重物； 【詳解】A、為了減小空氣阻力的影響，在選擇重物時，要選擇密度大的實心金屬球，即選擇質量大體積小的重物，故AB正確； C、重物所受重力應遠大于它所受的空氣阻力和紙帶所受打點計時器的阻力，故C錯誤，D正確。 【點睛】正確解答實驗問題的前提是明確實驗原理，從實驗原理出發(fā)進行分析所需實驗器材、所測數(shù)據(jù)等，會起到事半功倍的效果。 3.在利用重錘自由落下，驗證機械能守恒定律的實驗中，產生誤差的主要原因是 A. 重錘下落的實際高度大于測量值 （ ） B. 重錘下落的實際高度小于測量值 C. 重錘實際末速度υ大于gt（g為重力加速度，t為下落時間） D. 重錘實際末速度υ小于gt 【答案】D 【解析】 【分析】 驗證機械能守恒定律的實驗中產生誤差的主要原因是：存在空氣阻力或者限位孔和紙帶之間存在摩擦； 【詳解】驗證機械能守恒定律的實驗中產生誤差的主要原因是：存在空氣阻力或者限位孔和紙帶之間存在摩擦，使得加速度小于重力加速度，則實際的速度v小于gt，故D正確，ABC錯誤。 【點睛】解答實驗問題的關鍵是正確理解實驗原理和實驗方法，正確利用所學物理規(guī)律解決實驗問題。 4.在驗證“機械能守恒定律”的實驗中，下列說法正確的是 （ ） A. 重錘的重力應遠遠大于重物所受的空氣阻力和紙帶所受打點計時器的阻力 B. 實驗時應放開紙帶，再接通電源 C. 打點計時器應接在電壓為4~6V的直流電源上 D. 測下落高度時，須從起點算起，且選取的各點應距起始點適當遠一些 【答案】AD 【解析】 機械能守恒是不受摩擦及空氣阻力，實際實驗中只有重力遠大于阻力，才能有近似的守恒，A正確；為保證記錄物體的初始位置，必須先開電源后放紙帶，所以，B錯；打點計時器需要交流電源，C錯； 5.在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，下列敘述正確的是（ ） A. 安裝打點計時器時，兩紙帶限位孔應在同一豎直線上 B. 實驗時，在松開紙帶讓重物下落的同時，應立即接通電源 C. 若紙帶上開頭打出的幾點模糊不清，也可設法用后面清晰的點進行驗證 D. 測量重物下落高度必須從起始點算起 【答案】A 【解析】 為了減小紙帶和限位孔之間的摩擦，實驗中應使打點計時器的兩個限位孔在同一豎直線上，故A正確；應先給打點計時器通電打點，然后再釋放重錘，如果先放開紙帶讓重物下落，再接通打點計時時器的電源，由于重物運動較快，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，會對實驗產生較大的誤差，故B錯誤；驗證機械能守恒，只要驗證動能的增加量等于重力勢能的減小量即可，所以紙帶上開頭打出的幾點模糊不清，可設法用后面清晰的點進行驗證，故C正確；系統(tǒng)誤差主要來自打點計時器的阻力及空氣阻力，故D正確。所以ACD正確，B錯誤。 6.在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，由于打點計時器兩限位孔不在同一豎直線上，使紙帶通過時受到較大阻力，這樣會導致實驗結果（ ） A. ＞ B. ＜ C. = D. 以上均有可能 【答案】BD 【解析】 如果阻力較大，物體需要克服阻力做功，重力勢能不能全部轉化為動能，因此會出現(xiàn)mgh＞mv2的結果。故A正確、BCD錯誤。故選A。 點睛：驗證機械能守恒是中學階段的基礎實驗，要從實驗原理出發(fā)來理解實驗；搞清物體下落過程中的能量轉化關系，同時注意平時加強練習． 7.下面列出一些實驗步驟： A．用天平稱出重物和夾子的質量 B．將重物系在夾子上 C．將紙帶穿過打點計時器的限位孔，上端用手提著，下端夾上系住重物的夾子，再把紙帶向上拉，讓夾子靠近打點計時器，處于靜止狀態(tài)。 D．把打點計時器接在交流電源的輸出端，把輸出電壓調至6v（電源不接通）。 E．把打點計時器用鐵夾固定到放在桌邊的鐵架臺上，使兩個限位孔在同一豎直面內。 F．在紙帶上選取幾個點，進行測量并記錄數(shù)據(jù) G．用秒表測出重物 時器響聲穩(wěn)定后釋放紙帶 I．切斷電源 J．更換紙帶，重新進行兩次實驗 K．在三條紙帶中選出較好的一條 L．進行計算得出結論，完成實驗報告 M．拆下導線，整理器材 以上步驟中，不必要的有________；正確步驟的合理順序是 ________：（填寫代表字母）。 【答案】 (1). AG (2). EDBCHIJKFLM 【解析】 試題分析：在驗證機械能守恒定律的實驗中，需要驗證動能的增加量和重力勢能減小量是否相等，即，質量可測可不測，所以沒必要用天平測量出重錘的質量；從紙帶上打出的點就知道了時間。故不必要的步驟是AG。實驗步驟要符合事物發(fā)展邏輯，要有利于操作和減小實驗誤差，在明確實驗原理的情況下，先安裝實驗器材，然后再進行實驗，故具體步驟為EDBCHIJKFLM 考點：本題考查了驗證機械能守恒定律 8.在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，質量m＝1kg的物體自由下落，得到如圖所示的紙帶，相鄰計數(shù)點間的時間間隔為0.04s．那么從打點計時器打下起點O到打下B點的過程中，物體重力勢能的減少量Ep＝_______J，此過程中物體動能的增加量Ek=______J．由此可得到的結論____________________________________(g=9.8 m/s2，保留三位有效數(shù)字) 【答案】 (1). 2.28 (2). 2.26 (3). 在實驗誤差允許的范圍內,物體重力勢能的減少量等于其動能的增加量，機械能是守恒 【解析】 試題分析:重力勢能減小量等于△Ep=mgh=19．80．2325J=2．28J． 利用勻變速直線運動的推論,． 考點：考查驗證機械能守恒定律． 【名師點睛】要知道重物帶動紙帶下落過程中能量轉化的過程和能量守恒． 9.用打點計時器和重物在自由下落的情況下驗證機械能守恒定律的實驗中，電源頻率為50 Hz，依次打出的點為0、1、2、3、4，則 （1）在圖兩條紙帶中應選取的紙帶是________，因為______________。 （2）如從起點0到第3點之間來驗證，必須測量和計算出的物理量為________，驗證的表達式為______________。 【答案】 (1). a (2). 兩點距離接近2mm,誤差小 (3). (4). 【解析】 【分析】 根據(jù)自由落體運動可知，在最初的0.02s內，物體下落的位移為來選擇紙帶，由實驗原理可知，必須測量重錘下落的高度和計算出打末點的速度； 【詳解】由自由落體運動的位移公式得，物體下落的位移為； 故選（a）紙帶，頭兩個點的間距最接近； 根據(jù)實驗原理，可知，必須測量重錘下落的高度h和計算出打末點的速度v，即必須測量和計算出的物理量為：起點0到第3點之間的距離第3點的速度，驗證的表達式為。 【點睛】考查了利用自由落體運動驗證機械能守恒的原理、紙帶某點瞬時速度的計算。 10.紙帶上已按要求選出0、1、2、3、4、5、6七個計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間的距離依次為x1、x2、x3、x4、x5、x6，則可以判斷和計算出（ ） A. 計數(shù)點0的對應速度v0一定為0 B. 根據(jù)可計算1號點的對應速度，同理可算出v2、v3、v4、v5 C. 無法計算出v0和v6的大小 D. 可作出v—t圖象求出斜率即加速度 【答案】BD 【解析】 【分析】 紙帶選取是從清晰的點開始，但不一定初速度為零，根據(jù)勻變速直線運動規(guī)律知中間時刻速度等于相鄰兩點的平均速度，從而中間各點速度，畫出v-t圖象根據(jù)圖象斜率和截距知加速度和初速度； 【詳解】A、紙帶選取是從清晰的點開始，但不一定初速度為零，故A錯誤； B、根據(jù)紙帶，可以得到時間和位移，根據(jù)勻變速直線運動規(guī)律知中間時刻速度等于相鄰兩點的平均速度，從而中間各點速度，故B正確； C、畫出v-t圖象根據(jù)圖象斜率和截距知加速度和初速度、末速度，故C錯誤，D正確。 【點睛】此題考查勻變速直線運動規(guī)律，知道中間時刻速度等于相鄰兩點的平均速度，從而中間各點速度，畫出v-t圖象根據(jù)圖象斜率和截距知加速度和初末速度。 11.某同學做“驗證機械能守恒定律”的實驗時，不慎將選好紙帶的前面一部分破壞了，剩下的一段紙帶上各相鄰點間的距離已測出標在圖上。已知打點計時器的工作頻率為50Hz，重力加速度g取9.80m/s2，利用這段紙帶能否驗證機械能守恒定律？如何驗證？ 【答案】 見解析 【解析】 【分析】 紙帶法實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運動的推論，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度，從而求出動能，從而在誤差允許的范圍內重力勢能減小量等于動能增加量； 【詳解】可以利用這段紙帶來驗證機械能守恒定律，設物體的質量為m； 已知時間間隔，某點的瞬時速度可以用中間時刻的速度等于該過程中的平均速度求解， 即：，則： ，則： 即從2點到5點，動能的增加量為： 即從2點到5點，重力勢能的增減少量為： 在誤差允許的范圍內，動能的增加量等于重力勢能的增減少量，即機械能守恒。 【點睛】運用運動學公式和動能、重力勢能的定義式解決問題是該實驗的常規(guī)問題，對于字母的運算要細心點，同時注意單位的換算和有效數(shù)字的保留問題。 12.給你一架天平和一只秒表，你如何來估測用手豎直上拋小球時，手對小球做的功？要求寫出： (1)需測定哪些量？如何測量？ (2)計算時所需關系式及最后所做功的表達式。 【答案】（1）質量m 和總時間T ；用天平測質量m和用秒表測時間T （2） 【解析】 【分析】 首先了解小球從拋出后做做豎直向上的勻減速到速度為0，再做自由落體回到拋出點， 給你的時間T，我們可以根據(jù)運動學規(guī)律求出上拋的初速度，在拋出的速度已知的情況下，對于功的求解我們應該考慮用動能定理來求解； 【詳解】（1）需要測定物體的質量和從拋出到再落回手中的總時間T； 用天平測出物體質量和用秒表測出拋出到再落回手中的總時間T； （2）小球從拋出后做豎直向上的勻減速到速度為0，再做自由落體回到拋出點所需的時間T； 所以做豎直向上的勻減速到速度為0所需的時間為． 根據(jù)運動學公式知道小球從拋出后的初速度為： 運用動能定理得手對小球做的功為：。 【點睛】了解研究對象的運動過程是解決問題的前提，根據(jù)題目已知條件和求解的物理量選擇物理規(guī)律解決問題。