贵州省2018_2019学年高中物理第七章机械能守恒定律7.9实验：验证机械能守恒定律同步测试.docx

9 实验:验证机械能守恒定律演练提升夯基达标1.在”利用重锤自由下落验证机械能守恒定律”的实验中,产生误差的主要原因是( ) A.重锤下落的实际高度大于测量值 B.重锤下落的实际高度小于测量值 C.重锤实际末速度v大于gt(g为重力加速度,t为下落时间) D.重锤实际末速度v小于gt 解析:由于重锤下落过程中存在摩擦力,所以重锤下落时的加速度小于实际重力加速度g,末速度就小于gt。 答案:D 2.在本实验中,对于自由下落的重物,下列选择的条件哪种更为有利( ) A.只要足够重就可以 B.只要体积足够小就可以 C.既要足够重,又要体积非常小 D.应该密度大些,还应便于夹紧纸带,使纸带随同运动时不致扭曲 解析:重力大、体积小的物体在下落时,阻力与重力相比较小,故应选体积小、密度大的物体,还应便于夹纸带,通过纸带来研究重物的速度变化、下落高度,故C、D正确。 答案:CD 3.在”验证机械能守恒定律”的实验中,质量m=200 g的重锤拖着纸带由静止开始下落,在下落过程中,打点计时器在纸带上打出一系列的点。在纸带上选取三个相邻计数点A、B和C,相邻计数点间的时间间隔为0.10 s,O为重锤开始下落时记录的点,各计数点到O点的距离如图所示,长度单位是cm,当地重力加速度g为9.80 m/。 (1)打点计时器打下计数点B时,重锤下落的速度 (保留三位有效数字); (2)从打下计数点O到打下计数点B的过程中,重锤重力势能减小量p= ,重锤动能增加量k= (保留三位有效数字)。 解析: m/s=2.91 m/s。 (2)p.856 Jk.847 J。 答案:(1)2.91 m/s (2)0.856 J 0.847 J 4.在验证机械能守恒定律时,如果用验证机械能守恒定律,那么以为纵轴,以h为横轴(h为从第一点到选定点的距离),根据实验数据绘出的h图象应是什么形状才能验证机械能守恒定律,图线的斜率表示什么? 解析:由可得即是h的正比例函数。所以,根据实验数据绘出的图象应是通过原点的一条倾斜直线。由可知h图线的斜率表示重力加速度g。 答案:过原点的倾斜直线 重力加速度g 5.在”验证机械能守恒定律”的实验中,打点计时器所用电源频率为50 Hz,当地重力加速度的值为9.80 m/s测得所用重物的质量为1.00 kg。甲、乙、丙三学生分别用同一装置打出三条纸带,量出各纸带上第1、2两点间的距离分别为0.18 mcm、0.19 cm和0.25 cm。可见其中肯定有一位学生在操作上有错误,错误操作是 。 若按实验要求正确地选出纸带进行测量,量得连续三点A、B、C到第一个点的距离如图所示(相邻计数点时间间隔为0.02 s)。那么: (1)纸带的 端与重物相连; (2)打点计时器打下计数点B时,物体的速度 ; (3)从起点O到打下计数点B的过程中重力势能减少量是 ,此过程中物体动能的增加量 (取g=9.8 m/; (4)通过计算,数值上 选填”“=“或” 在验证机械能守恒定律的实验中,误差的一部分来自于空气阻力及纸带和打点计时器限位孔之间的摩擦,故重力势能的减少应等于动能增加量和克服阻力做功之和,所以此题在计算结果上肯定是重力势能减少得多,动能增加得少 (5)在实验误差允许范围内,机械能守恒 6.在用自由落体法验证机械能守恒定律的实验中,得到如图所示的一条纸带。起始点O点到A、B、C、D、E各点的距离分别为、。如果重物的质量为m,打点计时器所用电源的频率为f,则在打B、D两点时,重物的速度= 。如果选择起始点的位置为零势能参考点,则在打B、D两点时重物的机械能 ,若在误差允许的范围内 则说明重物在下落过程中机械能守恒。 答案: = 7.某同学在探究”验证机械能守恒定律”时按如图所示安装好实验装置,正确进行实验操作,从打出的纸带中选出符合要求的纸带,如图所示。图中O点为打点起始点,且速度为零。(1)选取纸带上打出的连续点A、B、C、,测出其中E、F、G点距打点起始点O的距离分别为、已知重锤质量为m,当地重力加速度为g,打点计时器打点周期为T。为验证此实验过程中机械能是否守恒,需要计算出从打下O点到打下F点的过程中,重锤重力势能的减少量p= ,动能的增加量k= (用题中所给字母表示)。 (2)以各点到起始点的距离h为横坐标,以各点速度的平方为纵坐标建立直角坐标系,用实验测得的数据绘出-h图线,如图所示,该图象说明了 。 (3)从-h图线求得重锤下落的加速度g= m/s。(保留三位有效数字) 解析:(1)重锤重力势能的减少量p动能的增加量k。 (2)当物体自由下落时,只有重力做功,物体的重力势能和动能互相转化,机械能守恒。 (3)由可知图象的斜率表示重力加速度g的2倍,为求直线的斜率,可在直线取两个距离较远的点,如(25.0)、(35.0),则.90 m/。 答案:见解析 拓展探究8.某同学利用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。弧形轨道末端水平,离地面的高度为H,将钢球从轨道的不同高度h处静止释放,钢球的落点距轨道末端的水平距离为s。 (1)若轨道完全光滑与h的理论关系应满足 (用H、h表示)。 (2)该同学经实验测量得到一组数据,如下表所示: 请在坐标纸上作出-h关系图。 (3)小球与轨道的摩擦及空气阻力可忽略不计,根据所作的图象可得出的实验结论是: 。 解析:(1)小球从斜面下滑时只有重力做功,由机械能守恒得 从水平桌面飞出来时做平抛运动: 水平方向有:s=vt;竖直方向有:。 由以上三式可得:。 (2)根据表中的数据描点所作的图象如图所示。 (3)由上面的推导可知该图象是在机械能守恒的条件下,才有该图象作出来为一条直线,因此根据图象可知:小球在下落的过程中机械能是守恒的。 答案:见解析 9.用气垫导轨装置验证机械能守恒定律,先非常仔细地把导轨调成水平,然后如图所示用垫块把导轨一端垫高H。滑块m上面装l=3 cm的挡光框,使它由轨道上端任一处滑下,测出它通过光电门和时的速度和就可以算出它由到这段过程中动能的增加量k=;再算出重力势能的减少量p=mgh;比较k与p的大小,便可验证机械能是否守恒。 (1)滑块的速度和如何求出?滑块通过时的高度h如何求出? (2)若测得图中L=1 m,s=0.5 m,H=20 cm,m=500 g,滑块通过和的时间分别为5. s和2.当地重力加速度g=9.80 m/s试判断机械能是否守恒。 解析:因为挡光框宽度很小,而滑块通过挡光框的时间极短,故可以认为滑块在挡光框间做匀速运动,则通过两挡光框时的平均速度就等于通过和两位置的瞬时速度;由