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《2017-2018学年高中物理 第四章 机械能和能源 实验二 验证机械能守恒定律课时训练 教科版必修2》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、实验二 验证机械能守恒定律1.(多选)为验证在自由落体过程中物体的机械能是守恒的,某同学利用实验系统设计了一个实验,实验装置如图所示,图中A,B两点分别固定了两个速度传感器,速度传感器可以测出运动物体的瞬时速度.在实验中测得一物体自由下落经过A点时的速度是v1,经过B点时的速度是v2,为了证明物体经过A,B两点时的机械能相等,这位同学又设计了以下几个步骤,你认为其中不必要或者错误的是( AC )A.用天平测出物体的质量B.测出A,B两点间的竖直距离C.利用m-m算出物体从A点运动到B点的过程中动能的变化量D.验证-与2gh是否相等解析:物体重力势能减少量为mgh,动能增加量为m-m,计算gh和
2、-,如果在实验误差允许的范围内gh=-,则机械能守恒定律得到验证.综上应选A,C.2.某次“验证机械能守恒定律”的实验中,用6V,50Hz的打点计时器打出的一条无漏点的纸带,如图所示,O点为重锤下落的起点,选取的计数点为A,B,C,D,各计数点到O点的长度已在图上标出,单位为毫米,重力加速度取9.8m/s2,重锤质量为1kg.(1)打点计时器打出B点时,重锤下落的速度vB= m/s,重锤的动能= J. (2)从开始下落算起,打点计时器打B点时,重锤的重力势能减小量为 J. (3)根据纸带提供的数据,得到的结论是在误差允许的范围内,重锤从静止开始到打出B点的过程中, . 解析:(1
3、)重锤下落的速度vB==1.17m/s重锤在打出B点时的动能=m=×1×1.172J=0.68J.(2)打点计时器打B点时,重锤的重力势能减小量Δ=mghOB=1×9.8×70.5×1J=0.69J.(3)由(1),(2)计算结果可知,重锤下落过程中,在实验误差允许的范围内,动能的增加量等于其重力势能的减少量,机械能守恒.答案:(1)1.17 0.68 (2)0.69 (3)机械能守恒3.(2016·全国Ⅰ卷,22)某同学用图(a)所示的实验装置验证机械能守恒定律,其中打点计时器的电源为交流电源,可以使用的频率有20Hz、30Hz和40Hz.打出纸带的一部分如图(b)所示.该同学在实验中没有记
4、录交流电的频率f,需要用实验数据和其他题给条件进行推算.(1)若从打出的纸带可判定重物匀加速下落,利用f和图(b)中给出的物理量可以写出:在打点计时器打出B点时,重物下落的速度大小为 ,打出C点时重物下落的速度大小为 ,重物下落的加速度大小为 . (2)已测得s1=8.89cm,s2=9.50cm,s3=10.10cm,当地重力加速度大小为9.80m/s2,实验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的1%,由此推算出f为 Hz. 解析:(1)由关系式Δs=aT2得s2-s1=a1,s3-s2=a2,则a==.根据=vt得vB==,vC==.(2)由牛顿第二定律得mg-1%m
5、g=ma,而a=,由此得0.99g=,即f=Hz=40Hz.答案:(1) (2)404.某实验小组利用如图所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒.实验前需要调整气垫导轨底座使之水平,用游标卡尺测得遮光条的宽度为d,实验时将滑块从图示位置由静止释放,由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间Δt.(1)实验前需要调整气垫导轨底座使之水平.接通气源,将滑块静置于气垫导轨上,若滑块基本保持 状态,则说明导轨是水平的;轻推滑块,若滑块能做 运动,也说明导轨是水平的. (2)在本次实验中还需要测量的物理量有钩码的质量m、 和 (用文字说明并用相应的字
6、母表示). (3)本实验通过比较 和 在实验误差允许的范围内相等(用测量的物理量符号表示),从而验证了系统的机械能守恒. (4)你估计减少的重力势能和增加的动能哪个可能偏小? .你认为造成这种偏差的原因可能是 . 解析:(1)接通气源,将滑块静置于气垫导轨上,若滑块基本保持静止状态,则说明导轨是水平的;轻推滑块,若滑块能做匀速直线运动,也说明导轨是水平的.(2)本实验中钩码减少的重力势能转化为钩码和滑块的动能,所以需要测出滑块的质量M以及钩码下降的高度即滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离x.(3)此过程中钩码减少的重力势能为mgx,滑块运动到光电门时的速度v
7、=,钩码和滑块增加的动能为(m+M)()2,在实验误差允许的范围内,只要计算出mgx与(m+M)()2相等,就验证了系统的机械能守恒.(4)运动过程中存在摩擦力,定滑轮也有质量,所以钩码减少的重力势能一方面转化为系统(包括定滑轮)的动能,另一方面要克服摩擦力做功,所以系统增加的动能要小一些.答案:(1)静止 匀速直线 (2)滑块的质量M 钩码下降的高度或滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离x(3)
