1、【 精品教育资源文库 】 课练 19 实验 探究做功与速度变化的关系 验证机械能守恒定律 验证动量守恒定律 1.在 “ 探究功与速度变化的关系 ” 的实验中，某实验研究小组的实验装置如图甲所示木块从 A 点由静止释放后，在一根弹簧作用下弹出，沿足够长的木板运动到 B 点停下，记录此过程中弹簧对木块做的功为 W1.O 点为弹簧原长时所处的位置，测得 OB 的距离为 L1.再用完全相同的 2 根， 3 根， ? 弹簧并在一起进行第 2 次，第 3 次， ? 实验并记录 2W1,3W1， ?及相应的 L2， L3， ? ，用 W L 图象处理数据，回答下列问题： (1)如图乙是根据实验数据描绘 的
2、 W L 图象，图线不过原点的原因是 _ (2)由图线得木块从 A 到 O 过程中克服摩擦力做的功是 _W1. (3)W L 图象斜率的物理意义是 _ 答案： (1)未计算 AO 间的摩擦力做功 (2)13 (3)木块所受摩擦力 解析： (1)木块从 A 到 B 根据能量守恒定律可得 W Wf FfL，所以图象不过原点的原因是在 AO 段还有摩擦力做功 (2)由图知图象两点坐标为 (0.06 cm,1W1)、 (0.42 cm， 5W1)代入 W Wf FfL 解得木块从A 到 O 过程中克服摩 擦力做的功为 13W1. (3)由 W Wf FfL 知图象的斜率为木块所受摩擦力 2某兴趣小组想
3、通过物块在斜面上运动的实验探究 “ 合外力做功和物体速度变化的关系 ” 实验开始前，他们提出了以下几种猜想： W v， W v， W v2.他们的实验装置如图甲所示， PQ 为一块倾斜放置的木板，在 Q 处固定一个速度传感器 (用来测量物体每次通过 Q 点时的速度 )，每次实验，物体从不同初始位置处由静止释放 同学们设计了以下表格来记录实验数据其中 L1、 L2、 L3、 L4? 代表物体分别从不 同初始位置处无初速度释放时初始位置到速度传感器的距离， v1、 v2、 v3、 v4? 表示物体每次通过 Q 点的速度 . 实验次数 1 2 3 4 ? L L1 L2 L3 L4 ? v v1 v
4、2 v3 v4 ? 他们根据实验数据绘制了如图乙所示的 L v 图象，并得出结论 W v2. (1)你认为他们的做法是否合适？ _. (2)你有什么好的建议？ _. (3)在此实验中，木板与物体间摩擦力的大小 _(填 “ 会 ” 或 “ 不会 ”) 影响探究【 精品教育资源文库 】 出的结果 答案： (1)不合适 (2)应进一 步绘制 L v2图象 (3)不会 解析： (1)采用表格方式记录数据，合理绘制的 L v 图象是曲线，不能得出结论 W v2，所以他们的做法不合适 (2)为了更直观地看出 L 和 v 的变化关系，应该绘制 L v2图象 (3)重力和摩擦力的总功 W 也与距离 L 成正
5、比，因此不会影响探究的结果 3某同学安装如图甲所示的实验装置，验证机械能守恒定律如图乙所示是该实验得到的一条点迹清晰的纸带，现要取 A、 B 两点来验证实验，已知电火花计时器每隔 0.02 s打一个点 请回答下列问题： (1)电火花计时器的工作电压是 _V. (2)根据纸带可以判断，实验时纸带的 _(填 “ 左 ” 或 “ 右 ”) 端和重物相连接 (3)若 x2 4.80 cm，则在纸带上打下计数点 B 时的速度 vB _ m/s(计算结果保留三位有效数字 ) (4)若 x1数据也已测出，则实验还需测出的物理量为 _ (5)经过测量计算后，某同学画出了如图丙所示的 Ek h 图线，则图丙中表
6、示动能随高度变化的曲线为 _(填 “ 图线 A” 或 “ 图线 B”) 答案： (1)220 (2)左 (3)1.20 (4)A、 B 之间的距离或 hAB (5)图线 B 解析： (2)从纸带上可以发现从左到右，相邻的计数点的距离越来越大，说明速度越来越大，纸带与重物相连接的一端先打出点，速度较小，所以实验时纸带的左端通过夹子和重物相连接 (3)纸带随重物一起做匀加速直线运动，根据匀变速直线运动的推论得：打出 B 点时纸带运动的瞬时速度为 vB x22T 0.0480.04 m/s 1.20 m/s. (4)若 x1数据已测出，则可求出在纸带上打下计数点 A 时的速度，进而可求出 A、 B
7、两点动能的变化量，要验证机械能守恒定律，则还要求出重 力势能的变化量，所以还要测出 A、B 之间的距离 hAB. (5)因重物在下落过程中做匀加速直线运动，所以高度越来越小，速度越来越大，动能越来越大，故图丙中表示动能随高度变化的曲线为图线 B. 【 精品教育资源文库 】 4 用如图甲所示的实验装置验证 m1、 m2 组成的系统机械能守恒， m2 从高处由静止开始下落，在 m1 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给出的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 个点未标出，计数点间的距离如图乙所示已知 m1 50 g，
8、 m2 150 g， g 取 10 m/s2，交流电源的频率为 50 Hz，不考虑各处摩擦力的影响，结果保留两位小数 (1)在纸带上打下计数点 5 时 m2的速度 v _m/s. (2)在打点 0 5 过程中系统动能的增量 Ek _J，系统重力势能的减少量 Ep _J. (3)若某同学作出 12v2 h 图象如图丙所示，则该同学测得的重力加速度 g_m/s2. 答案： (1)2.40 (2)0.58 0.60 (3)9.70 解析： (1)v 0 220.1 m/s 2.40 m/s. (2) Ek 12(m1 m2)v2 0.58 J， Ep (m2 m1)gh 0.60 J. (3)根据
9、Ek Ep，得 m2 m1m2 m1gh v22，则m2 m1m2 m1g5.821.20 m/s2， g 9.70 m/s2. 5如图甲所示的装置叫做阿特伍德机，是英国数学家和物理学家阿特伍德 (GAtwood 1746 1807)创制的一种著名力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的规律某同学对该装置加以改进后用来验证机械能守恒定律，如图乙所示 (1)实验时，该同学进行了如下步骤： 将质量均为 M(A 含挡光片、 B 含挂钩 )的重物用绳连接后，跨放在定滑轮上，处于静【 精品教育资源文库 】 止状态，测量出 _(填 “ A 的上表面 ” 、 “ A 的下表面 ” 或 “ 挡光片中心 ”)
10、到光电门中心的竖直距离 h. 在 B 的下端挂上质量为 m 的物块 C，让系统 (重物 A、 B 以及物块 C)中的物体由静止开始运动，光电门记录挡光片挡光的时间为 t. 测出挡光片的宽度 d，计算有关物理 量，验证机械能守恒定律 (2)如果系统 (重物 A、 B 以及物块 C)的机械能守恒，应满足的关系式为 _(已知重力加速度为 g) (3)引起该实验系统误差的原因有 _(写一条即可 ) (4)验证实验结束后，该同学突发奇想：如果系统 (重物 A、 B 以及物块 C)的机械能守恒，不断增大物块 C 的质量 m，重物 B 的加速度 a 也将不断增大，那么 a 与 m 之间有怎样的定量关系？ a
11、 随 m 增大会趋于一个什么值？请你帮该同学解决： 写出 a 与 m 之间的关系式： _(还要用到 M 和 g)； a 的值会趋于 _ 答案： (1)挡光片中心 (2)mgh 12(2M m)? ?d t 2 (3)绳子有质量 (或滑轮与绳子有摩擦，或重物运动受到阻力作用，回答一个即可 ) (4) a mg2M m 重力加速度 g 解析： (1) 将质量均为 M(A 含挡光片、 B 含挂钩 )的重物用绳连接后，跨放在定滑轮上，处于静止状态，测量出挡光片中心到光电门中心的竖直距离 h.(2)重物 A 经过光电门的速度v d t，整个 系统重力势能的减少量为 mgh，动能增加量为 12(2M m)
12、v2，则如果系统 (重物 A、B 以及物块 C)的机械能守恒，应满足的关系式为 mgh 12(2M m)? ?d t 2.(3)引起该实验系统误差的原因有：绳子有质量；滑轮与绳子有摩擦；重物运动受到阻力作用 (4) 系统所受的合外力为 F mg，则根据牛顿第二定律可知 F (2M m)a，解得 a mg2M m； 根据 a mg2M m g2Mm 1，当 m 逐渐变大时， a 的值会趋于 g. 6某同学用图甲所示装置来探究碰撞中的守恒量，图中 KQ 是斜槽， QR 为水平槽，图乙是多次实验中某球落到位于水平地面记录纸上得到的 10 个落点痕迹，有关该实验的一些说法 不正确 的有 ( ) A 入
13、射球和被碰球必须是弹性好的，且要求两球的质量相等，大小相同 B入射球必须每次从轨道的同一位置由静止释放 C小球碰撞前后的速度不易测量，所以通过测小球 “ 水平方向的位移 ” 间接解决 D图乙可测出碰撞后某球的水平射程为 64.7 cm(或取 64.2 cm 65.2 cm 之间某值 ) 答案： A 解析： 为防止两球碰撞后入射球反弹，入射球的质量应在于被碰球的质量，为发生对心碰撞，两球半径应相等，故 A 项错误；为保证小球的速度相等，入射球必须每次从轨道的同【 精品教育资源文库 】 一位置由静止释放，故 B 项正确；小球离开轨道后做平抛运动，由于小球抛出点的高度相等，它们在空中的运动时间相等
14、，小球的水平位移与小球的初速度成正比，小球碰撞前后的速度不易测量，所以通过测小球 “ 水平方向的位移 ” 间接解决，故 C 项正确；由图示刻度尺可知，图乙可测出碰撞后某球的水平射程为 64.7 cm(64.2 cm 65.2 cm 均正确 )，故 D 项正确 7气垫导轨 (如图甲所示 )工作时，空气从导轨表面的小孔喷出，在导轨表面和滑块内表面之间形成一层薄薄的空气层，使滑块不与导轨表面直接接触，大大减小了滑块运动时的阻力为了验证动量守恒定律，在水平气垫导轨上放置两个质量均为 a 的滑块，每个滑块的一端分别与穿过打点计时器的纸带相连，两个打点计时器所用电源的频率均为 b.气垫导轨正常工作后，接通两个打点计时器的电源，并让两滑块以不同的速度相向运动，两滑块相碰后粘在一起继续运动图乙为某次实验打出的点迹清晰的纸带的一 部分，在纸带上以同间距的 6 个连续点为一段划分纸带，用刻度尺分别量出其长度 s1、 s2和 s3.若题中各物理量的单位均为国际单位，那么，碰撞前两滑块的动量大小分别为 _、 _，两滑块总动量大小为 _；碰撞后两滑块的总动量大小为 _重复上述实验，多做几次若碰撞前、后两滑块的总动量在实验误差允许的范围内相等，则动
