1、新教材暑假专题必修二新教材暑假专题必修二 第八章第八章 第第 5 节节 实验：验证机械能守恒定律实验：验证机械能守恒定律 1在利用如图 1 所示的装置“验证机械能守恒定律”的实验中， (1)下列操作正确的是_. A打点计时器应接到直流电源上 B先释放重物，后接通电源 C释放重物前，重物应尽量靠近打点计时器 (2)实验中，某实验小组得到如图 2 所示的一条理想纸带，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，打点计时器打点的周期为 T，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Ep=_，
2、动能变 化量Ek=_. (3)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，主要原因是_. A利用公式 v=gt 计算重物速度 B利用公式 v=2gh计算重物速度 C存在空气阻力和摩擦阻力的影响 D没有采用多次实验取平均值的方法 2用如图所示实验装置验证机械能守恒定律 通过电磁铁控制的小铁球从 A 点自由下落，下落过程中经过光电门 B 时，毫秒计时器（图中未画出） 记录下挡光时间 t，测出 AB 之间的距离 h （1）为了验证机械能守恒定律，还需要测量下列哪个物理量_ AA 点与地面间的距离 H B小铁球的质量 m C小铁球从 A 到 B 的下落时间 tAB D小铁球的直径 d
3、（2）小铁球通过光电门时的瞬时速度 v=_，若下落过程中机械能守恒，则 2 1 t 与 h 的关系式为： 2 1 t =_ 3某同学用如图所示的装置通过研究重锤的自由落体运动来验证机械能守恒定律。已知重力加速度 为 g。 （1）在实验得到的纸带中，我们选用如图所示的起点 O 与相邻点之间距离约为 2mm 的纸带来验证 机械能守恒定律图中 A、B、C、D、E、F、G 为七个相邻的原始点，F 点是第 n 个点设相邻点 间的时间间隔为 T，下列表达式可以用在本实验中计算 F 点速度 vF的是_。 AvFg(nT) BvF2 n gh CvF 11 2 nn hh T DvF 1 2 nn xx T
4、（2）若代入图中所测的数据，求得 1 2 2 n v在误差范围内等于_(用已知量和图中测出的物理量 表示)，即可验证重锤下落过程中机械能守恒即使在操作及测量无误的前提下，所求 1 2 2 n v也一定 会略_(选填“大于”或“小于”)后者的计算值，这是实验存在系统误差的必然结果。 4如图 1 所示为验证机械能守恒定律的实验装置。 （1）关于本实验，下列说法中正确的是_ A必须用秒表测出重物下落的时间 B打点计时器应连接直流电源 C应先接通电源，后释放纸带 D验证时，必须测量重物的质量 （2）打点计时器的电源频率为 50Hz，当地的重力加速度 g=9.8m/s2，重物质量为 0.2kg实验中得
5、到一条点迹清晰的纸带如图 2 所示，打 P 点时，重物的速度为零，A、B、C 为另外 3 个连续点，根 据图中的数据， 可知重物由P点运动到B点， 重力势能减少量Ep=_J， 在B点的动能Ek=_J （计算结果均保留 2 位有效数字） （3）实验中发现重物增加的动能总是_减少的重力势能（选填“大于”、 “等于”、“小于”） ， 主要原因是_ 5用图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律气垫导轨上 A 处安装了一个光电门，滑块上固定 一遮光条，滑块用绕过气垫导轨左端定滑轮的细线与钩码相连，每次滑块都从同一位置由静止释放， 释放时遮光条位于气垫导轨上 B 位置的上方 (1) 某同学用游标卡尺测量遮光条
6、的宽度 d，如图乙所示，则 d_mm. (2) 实验中，接通气源，滑块静止释放后，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间为 t，测得滑 块质量为 M， 钩码质量为 m， A、 B 间的距离为 L.在实验误差允许范围内， 钩码减小的重力势能 mgL 与_(用直接测量的物理量符号表示)相等，则机械能守恒 (3) 下列不必要的一项实验要求是_(请填写选项前对应的字母) A. 滑块必须由静止释放B. 应使滑块的质量远大于钩码的质量 C. 已知当地重力加速度D. 应使细线与气垫导轨平行 (4) 分析实验数据后发现，系统增加的动能明显大于钩码减小的重力势能，原因是 _. 6某同学利用图甲装置验证机械能守恒
7、定律打出如图乙所示的纸带，已知打点计时器所用交流电源 的频率为 50Hz。 (1)下列关于该实验的说法正确的是_。 A纸带必须尽量保持竖直方向以减小摩擦阻力作用 B为了验证机械能守恒，必须选择纸带上打出的第一个点作为起点 C将电磁打点计时器改成电火花计时器可以减少纸带和打点计时器间的摩擦 D选择较轻的物体作为重物实验效果更好 (2)图乙为实验中打出的一条纸带， 打下 C 点时重物的速度为_m/s （结果保留 3 位有效数字） 。 (3)该同学用两个形状完全相同， 但质量不同的重物P 和 Q分别进行实验， 测得几组数据， 并作出v2h 图象，如图丙所示，由图象可判断 P 的质量_Q 的质量（选填
8、“大于”或“小于”） 。 7用图甲所示的装置“验证机械能守恒定律”，已知当地的重力加速度。 （1）下列物理量需要直接测量的是_，通过计算得到的是_。(填写字母序号) A与下落高度对应的重锤的瞬时速度 B重锤下落的高度 （2）设重锤质量为 m = 0.2 kg、电源频率为 50 Hz、重力加速度为 g = 9.8 m/s2。图乙是实验得到的 一条纸带，A、B、C、D、E 为相邻的连续点。测得的数据为 x1= 4.07 cm、x2= 8.53 cm、x3= 13.38 cm、 x4= 18.62 cm，重锤由 B 点到 D 点重力势能减少量为_ J，D 点的瞬时速度为_ m/s。 （结 果均保留三
9、位有效数字） （3）在实验操作过程中，因纸带与限位孔间的摩擦和空气阻力影响，会导致重锤的动能增加量 _重锤重力势能的减少量。 （选填“”或“”或“”） 8如图所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证 机械能守恒定律。该装置中的打点计时器所接交流电源频率是 50Hz。 (1)对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的有_。 A精确测量出重物的质量 B两限位孔在同一竖直线上 C重物选用质量和密度较大的金属锤 D释放重物前，重物离打点计时器远些 (2)按正确操作得到了一条完整的纸带，由于纸带较长，图中有部分未画出，如图所示。纸带上各点 是打点计时器打出的计时点
10、，其中 O 点为纸带上打出的第一个点。 重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出，下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选 项有_。 AOA、OB 和 OG 的长度 BOD、OE 和 OF 的长度 COA、BD 和 EG 的长度 DAC、BF 和 EG 的长度 用刻度尺测得图中 AB 的距离是 1.76cm，FG 的距离是 3.71cm，则可得当地的重力加速度是 _m/s2。 （计算结果保留三位有效数字） 参考答案参考答案 1C C mgh 2 1 () 22 CA hh m T C 2D d t 2 2gh d 3Cghn小于 4C0.0980.096小于重物及纸带在下落时受到阻力 52.70 2 2 () 2 mM d t B气垫导轨右端偏高 6AC2.26大于 7BA0.1822.52 8BCBD9.75
