第9节实验验证机械能守恒定律

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1、第 9 节 实验验证机械能守恒定律基础夯实1在“验证机械能守恒定律”的实验中，下列物理量中要用工具测量和通过计算得到 的有()A重锤的质量B 重力加速度C. 重锤下落的高度D. 与重锤下落高度对应的重锤瞬时速度答案：CD解析： 通过实验原理可知，重锤下落高度要用毫米刻度尺直接量出，下落这一高度时对应的速度用平均速度求出，故需用工具测量的是C通过计算得到的是D.2在“验证机械能守恒定律”的实验中(1) 实验的研究对象是(2) 供选择的重物有以下四个应选择()A. 质量为100g的钩码B. 质量为10g的砝码C. 质量为200g的木球D. 质量为10g的塑料球(3) 给打点计时器提供的电源如下，应

2、选择()A4 节干电池B3 节蓄电池C. 学生电源4V6V,交流输出D. 学生电源4V6V，直流输出答案： (1)带纸带夹的重锤 (2)A (3)C3在利用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中：(1) 打点计时器所接交流电的频率为50Hz,甲、乙两条实验纸带如图所示，应选纸带好_*lL9lTFl单位:mm甲乙(2) 若通过测量纸带上某两点间距离来计算某时刻的瞬时速度，进而验证机械能守恒定律.现已测得2、4两点间距离为s、3两点间距离为s2,打点周期为T为了验证0、3两点间机械能守恒，则S、s2和T应满足的关系为s2答案：（1）甲（2）厂=珏解析：（1）由于甲图中1、2两点间的距离（1.9mm

3、）接近于2mm,故选甲图.4. （哈师大附中0809学年高一下学期期中）在当地重力加速度为9.8m/s2的实验室内 进行验证机械能守恒定律的实验中，所用电源的频率为50Hz. 同学选择了一条理想纸带， 用刻度尺测量时各计时点位置对应刻度尺上的读数如图所示.图中 O 是自由落体的初始第 一点， A、B、C、D 是纸带上连续的几个点，图中数值的单位为厘米.根据实验并结合纸带 回答下列问题：（OABCD） 662.997（11877*7685.73实验时要从几条纸带中挑选第一、二两点间的距离接近并且点迹清晰的纸带进行测量；若重锤质量为mkg，则重锤从开始下落到B点时，减少的重力势能为J；（数字部分保

4、留三位有效数字）若重锤质量为mkg，则重锤到B点时，重锤的动能为J.（数字部分保留三位有效数字）答案： 2mm 6.88m 6.82m5. （辽宁实验中学0809学年高一下学期期中）在“验证机械能守恒定律”的实验中： 所用电源的频率为50Hz.某同学选择了一条理想的纸带，用刻度尺测得各计数点到O的距离 （单位：mm）如图所示，图中O点是打点计时器打出的第一个点，A、B、C、D、E分别是每 打两个点取出的计数点.siz? fnuzzzi0125.0 195.0 280.5381.549&0 单位：mm（1）从下列器材中选出实验所必须的，其编号为.A.打点计时器（包括纸带）B.重锤 C.天平D毫米

5、刻度尺E秒表（或停表）F.运动小车（2）若重锤的质量为mkg，则重锤从开始下落到打B点时，减少的重力势能是J，从 重 锤 下 落 到 打 B 点 时 增 加 的 动 能 是 J ， 得 到 的 结 论 是.（取g = 9.8m/s2，结果保留三位有效数字）答案： （1）ABD （2）1.91m 1.88m 在实验误差允许的范围内，重锤的机械能守恒6在利用打点计时器验证自由下落物体机械能守恒的实验中，设物体在打O戸点时释放，打点计时器打A点时物体速度为。，如图所示，一同学在实验报告中 填写如下：u = 2.36m/s.h = 28.76cm,号= 2.785m2/s2, gh = 2.718m2

6、/s2.由以上数据说明在误/差范围内相等，故机械能守恒老师批阅：“数据非实验所得！” 老师作此批阅的理由是什么？ 答案：在本实验中，由于空气阻力和摩擦力不可避免，所以重力势能的减少量大于动能的增加量，或者说物体下落的实际加速度aVg.所以实验所测数据的实际结果应是22gh.能力提升 1在研究重物自由下落过程中机械能守恒的实验中，得到如图所示的一条纸带，该纸 带上最初打出的几个点不清楚，纸带上留下的是后面的一些点.算出打下B、C两点时，重 物速度分别是vB、vC,量得B、C两点间的距离为h,那么验证机械能守恒的表达式可写为 BC()A. gh=vCvB7 1 1B. gh=2vC2vBC. v

7、= v aTCBD. vB2 v2C = 2gh答案：B解析：从B_c的过程AE = mgh,A厂11AEk 增= 2mvC 2mvB，所以需验证的表达式为mgh = *mvC - 2mvB.口11即 gh=2vC-2vB-2. (福建厦门六中0809学年高一下学期期中)在验证机械能守恒定律的实验中，质量 为m= 1.00kg的重锤拖着纸带下落，在此过程中，打点计时器在纸带上打出一系列的点.在 纸带上选取五个连续的点A、B、C、D和E,如图所示.其中O为重锤开始下落时记录的 点，各点到O点的距离分别是31.4mm、49.0mm、70.5mm、95.9mm、124.8mm.当地重力加 速度g=9

8、.8m/s2.本实验所用电源的频率f=50Hz.(结果保留三位有效数字)51S2S3(1)打点计时器打下点B时，重锤下落的速度vB=m/s，打点计时器打下点DB时，重锤下落的速度vD=m/s.(2) 从打下点B到打下点D的过程中，重锤重力势能减小量AE =J,重锤动能p增加量叫=J.(3) 在误差允许范围内，通过比较就可以验证重锤下落过程中机械能守恒了(4) 设重锤在下落过程中受到恒定不变的阻力F,则可根据本实验数据求得阻力F的表达式为(用题中所给字母 m， g， s1， s2， f 表示)答案：(1)0.975 1.36 (2)0.459 0.447(3) 重力势能的减小量和动能的增加量相等

9、(4) mgm(s2s1)f23. 如图甲所示，用包有白纸的质量为1.00kg的圆柱棒替代纸带和重物，蘸有颜料的毛 笔固定在电动机上并随之转动,使之替代打点计时器当烧断悬挂圆柱棒的线后,圆柱棒竖 直自由下落，毛笔就在圆柱棒表面的纸上画出记号，如图乙所示，设毛笔接触棒时不影响棒 的运动.测得记号之间的距离依次为 26.0mm、42.0mm、58.0mm、74.0mm、90.0mm、106.0mm， 已知电动机铭牌上标有“ 1440r/min ”的字样，由此验证机械能守恒.根据以上内容，回答 下列问题：)/ / / ,L !/ )11 106.0 90.0 74.058.0r 42.0 26JC1

10、乙(1) 毛笔画相邻两条线的时间间隔T=s,图乙中的圆柱棒的端是悬挂端(填“左”或“右” ).(2) 根据乙所给的数据，可知毛笔画下记号C时，圆柱棒下落的速度vC=m/s；画下记号D时，圆柱棒下落的速度vD=m/s；记号C、D之间圆柱棒的动能的变化量为J，重力势能的变化量为J(g = 9.8m/s2).由此可得出的结论是1 区“答案：(1)T=n=i44s = 0.042s，左端相邻笔迹间间距大，故左端是悬挂端.(58.0+42.0)X10-31.2m/s， Vc=0.042X2m/s =vD(58.0+74.0)X10-30.042X2m/s= 1.6m/s,JEK=m(vDvC) = 0.

11、53J，AEp=mg CD =0.57J,在误差允许范围内，圆柱体的机械能是守恒的4. 用落体法“验证机械能守恒定律”的实验中，根据纸带算出相关的速度u,量出下落距离h则以亍为纵轴，以h为横轴，画出的图象应是下图中的哪一个？其斜率又表示什么？答案：C其斜率表示重力加速度g解析:对于自由落体运动，由静止开始下落高度h后，重力势能减少mgh,动能增加|mu2,应满足mgh = |mu2,5图中甲、乙两图都是利用“验证机械能守恒定律”的实验来测量当地的重力加速度 g值的装置示意图.已知打点计时器的打点频率为50Hz.(1) 这两图相比较，用哪个图所示的装置实验较好？简单说明理由(2) 上图中的丙是采

12、用较好的装置并按正确的实验步骤进行实验打出的一条纸带，其中O点为打点的第一个点，标为1 ，后面依次打下的一系列点迹分别为2、3、4、5.经测量， 第15至17点间的距离为11.69cm,第1至第16点间的距离为43.83cm，则打下第16个点 时，重物下落的速度大小为ms-在实验误差允许的范围内，可认为重物在下落的过程中机械能守恒，由此求得重力加速度值为g=ms-2(要求保留3位有效数字).答案：甲图 2.92ms-19.74ms-2解析: (1)用甲图所示的装置实验较好因为用夹子固定，可以避免乙图由于手的抖动 而造成纸带上的第1 个点迹被拖长和位置不确定的现象另外由于用夹子固定纸带，便于纸 带调整到竖直方向，以避免纸带与打点计时器(限位孔)之间产生较大的摩擦，而乙图中用手 握住纸带，难于做到这一点0/0022 =阿不血宀由 mgh = 2mef6，得：0?62.92252g =2T 2X0.4383=9.74（吋-2）注:本题中利用“验证机械能守恒定律”的实验来完成测量当地的重力加速度g值，这是对教材中实验方法的拓展这种拓展，是近年来高考实验题的变化趋势学习中需重视更 新实验情景，变换实验方式，不断提高观察的思维能力