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时间:2019-10-30
《(新课标)2020高考物理一轮复习课时作业26实验:验证机械能守恒定律(含解析)新人教版》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:验证机械能守恒定律1.利用图1装置做“验证机械能守恒定律”实验.①为验证机械能是否守恒,需要比较重物下落过程中任意两点间的( )A.动能变化量与势能变化量B.速度变化量和势能变化量C.速度变化量和高度变化量②除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、电磁打点计时器、导线及开关外,在下列器材中,还必须使用的两种器材是( )A.交流电源 B.刻度尺C.天平(含砝码)③实验中,先接通电源,再释放重物,得到图2所示的一条纸带.在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C,测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC.已知当地重力加速度为g,打点计时器打点
2、的周期为T.设重物的质量为m.从打O点到打B点的过程中,重物的重力势能变化量ΔEp=________,动能变化量ΔEk=________.④大多数学生的实验结果显示,重力势能的减少量大于动能的增加量,原因是________.A.利用公式v=gt计算重物速度B.利用公式v=计算重物速度C.存在空气阻力和摩擦力阻力的影响D.没有采用多次实验取平均值的方法⑤某同学想用下述方法研究机械能是否守恒,在纸带上选取多个计数点,测量它们到起始点O的距离h,计算对应计数点的重物速度v,描绘v2h图像,并做如下判断:若图像是一条过原点的直线,则重物下落过程中机械能守恒,请你分析论
3、证该同学的判断是否正确.答案 ①A ②AB ③-mghB m()2 ④C ⑤该同学的判断依据不正确解析 ①根据机械能守恒定律,可得mgh=mv2-0,故需要比较动能变化量与势能变化量,A项正确;②电磁打点计时器使用的是交流电源,故A项正确;因为在计算重力势能变化量时,需要用到纸带上两点之间的距离,所以还需要刻度尺,故B项正确;根据mgh=mv2-0可得等式两边的质量抵消,故不需要天平,C项错误;③重力势能改变量为Ep=-mghB,由于下落过程中是匀变速直线运动,所以根据中间时刻速度规律可得B点的速度为vB=,所以ΔEk=mvB2=m()2;④实验过程中存在空气
4、阻力,纸带运动过程中存在摩擦力,C项正确;⑤该同学的判断依据不正确,在重物下落h的过程中,若阻力f恒定,根据mgh-fh=mv2-0⇒v2=2(g-)h可知,v2h图像就是过原点的一条直线.要想通过v2h图像的方法验证机械能是否守恒,还必须看图像的斜率是否接近2g.2.(2018·潍坊一模)在“验证机械能守恒定律”的实验中,一实验小组让小球自倾角为30°的斜面上滑下,用频闪相机记录了小球沿斜面下滑的过程,如图所示,测得B、C、D、E到A的距离分别为x1、x2、x3、x4,已知相机的频闪频率为f,重力加速度为g=9.8m/s2.(1)滑块经过位置D时的速度vD=
5、________.(2)选取A为位移起点,根据实验数据作出v2x图线,若图线斜率k=________,则小球下滑过程机械能守恒.(3)若改变斜面倾角进行实验,请写出斜面倾角大小对实验误差的影响.________________________________________________________________________.答案 (1) (2)9.8 (3)斜面倾角越大,误差越小解析 (1)根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度可以求出D点的速度为:vD==f;(2)若减小的重力势能等于增加的动能时,可以认为机械能守恒;则有:mgH=mv
6、2;即:gxsin30°=v2解得:v2=gx;根据实验数据作出v2x图线,若图线斜率k=g=9.8m/s2,则小球下滑过程机械能守恒.(3)当斜面倾角越大,压力越小,则摩擦阻力越小,因此阻力做功越少,则误差越小.3.(2018·邯郸一模)用如图甲所示的实验装置验证质量分别为m1、m2的两物块组成的系统机械能守恒.质量为m2的物块在高处由静止开始下落,打点计时器在质量为m1的物块拖着的纸带上打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律.图乙所示是实验中获取的一条纸带:0是打下的第一个点,每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出),所用电源的频率
7、为50Hz,计数点间的距离如图乙所示.已知m1=100g、m2=200g,取当地重力加速度为9.8m/s2.(结果均保留三位有效数字)(1)打计数点5时物块的速度大小为________m/s.(2)在打计数点0到5的过程中,系统动能的增量ΔEk=________J;系统重力势能的减少是ΔEp=________J.答案 (1)1.64 (2)0.403 0.404解析 (1)计数点5的瞬时速度v5==×10-2m/s=1.64m/s.(2)系统增加的动能ΔEk=(m1+m2)v52=×0.3×1.642J≈0.403J,系统重力势能的减小量ΔEp=(m2-m1)
8、gh=0.1×10×(0.2664+0
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