高中物理 第七章 机械能守恒定律 第9节 验证机械能守恒定律课时作业（含解析）

1、学必求其心得，业必贵于专精第七章第九节 验证机械能守恒定律 基础夯实 1在“验证机械能守恒定律实验中，纸带将被释放瞬间的四种情况如照片所示，其中最合适的是(d）2在“验证机械能守恒定律”的实验中,下面列出一些实验步骤：a用天平称出重物和夹子的重量b把重物系在夹子上c将纸带穿过计时器,上端用手提着，下端夹上系住重物的夹子，再把纸带向上拉，让夹子靠近打点计时器静止d把打点计时器接在学生电源的交流输出端，把输出电压调至6v(电源不接通)e把打点计时器固定在桌边的铁架台上，使两个限位孔在同一竖直线上f在纸带上选取几个点，进行测量和记录数据g用秒表测出重物下落时间h接通电源，待计时器响声稳定后释放纸带i

2、切断电源j更换纸带,重新进行两次k在三条纸带中选出较好的一条l进行计算,得出结论，完成报告m拆下导线，整理器材以上步骤中,不必要的有_a、g_,正确步骤的合理顺序是_edbchijmkfl_(填写字母）。解析:只为了验证机械能守恒，没必要称量重物的质量.打点计时器本身就是计时仪器，不再需要秒表。3(闽侯二中、闽清高中、永泰二中、连侨中学、长乐二中20152016学年高一下学期联考）用打点计时器“验证机械能守恒定律的实验装置如图所示。（1)按照图示的装置安装器件时，应将打点计时器接到电源的_交流_（填“直流”或“交流”)输出端上.（2）开始打点计时的时候，两个操作步骤“接通电源”和“松开纸带的顺

3、序应该是：先_接通电源_。（3)某同学在使用质量为m的重物来验证“机械能守恒定律的实验中，在选定的纸带上依次取计数点如图所示.纸带上所打的点记录了重物在不同时刻的位置,那么纸带的_左_端（填“左”或“右”)与重物相连。（4)某同学上交的实验报告显示重锤的动能略大于重锤的势能，则出现这一问题的原因可能是（b)a重锤的质量测量错误b该同学自编了实验数据c交流电源的频率不等于50hzd重锤下落时受到的阻力过大解析：(1)打点计时器需接交流电源，（2）开始打点时应先接通电源再松开纸带，（3）由纸带可看出左端与重物相连，(4)由于存在摩擦阻力重锤的势能应略大于动能，不可能存在动能大于势能的情况。4用如图

4、(甲）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，m1上拖着的纸带打出一系列的点，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(图中未标出)，计数点间的距离如图所示。已知m150g，m2150g，打点计时器工作频率为50hz，则(g取10m/s2，结果保留两位有效数字）（1)纸带上打下计数点5时的速度v_2。4_m/s；(2)在打05的过程中系统动能的增量ek_0.58_j,系统势能的减少量ep_0。60_j，由此得出的结论是_在误差允许的范围内,m1、m2组成的系统机械能守恒_。

5、（3）若某同学作出v2h图象如图（丙）所示，则当地的重力加速度g_9。7_m/s2。解析：(1）在纸带上打下计数点5时的速度大小为v102m/s2.4m/s(2)在打点05过程中系统动能的增量为ekm1v2m2v20501032.42j1501032.42j00。58j系统重力势能的减少量为epm2gh05m1gh0515010310（38.4021.60)102j5010310（38.4021.60）102j0。60j实验结果表明,在误差允许的范围内,m1、m2组成的系统重力势能的减少量等于动能的增加量，即系统的机械能守恒。(3)m1、m2组成的系统机械能守恒，则m2ghm1ghm2v2m1

6、v20,整理得v2gh可见，重力加速度g大小等于h图象斜率的2倍，则g2m/s29。7m/s2。 能力提升 1某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律。频闪仪每隔0.05s闪光一次,图中所标数据为实际距离,该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表（当地重力加速度取9.8m/s2,小球质量m0.2kg，计算结果保留三位有效数字)：时刻t2t3t4t5速度（ms1）4。994。483。98（1）由频闪照片上的数据计算t5时刻小球的速度v5_3.48_m/s；（2)从t2到t5时间内，重力势能增量ep_1。24_j，动能减少量ek_1.28_j;（3）在误差允许的范围内，若ep与ek近似相等

7、，从而验证了机械能守恒定律。由上述计算得ep_ek(选填“”“”或“”），造成这种结果的主要原因是_存在空气阻力_。解析:(1)t5时刻小球的速度v5102m/s3。48m/s;(2)从t2到t5时间内，重力势能增量epmgh250.29。8(23.6821.1618.66）102j1。24j，动能减少量ekmvmv1。28j；（3）epek，造成这种结果的主要原因是上升过程中存在空气阻力。2“验证机械能守恒定律”的实验可以采用如图所示的甲或乙方案来进行。（1)比较这两种方案，_甲_(选填“甲”或“乙”)方案好些。(2)下图是某种方案得到的一条纸带，测得每两个计数点间距离如图所示，已知每两个计

8、数点之间的时间间隔t0.1s，物体运动的加速度a_4.83_m/s2;该纸带是采用_乙_（选项“甲”或“乙”)实验方案得到的。（3）下图是采用甲方案时得到的一条纸带，在计算图中n点速度时，几位同学分别用下列不同的方法进行，其中正确的是（bc）avngntbvncvn dvng(n1）t解析:（1）比较甲、乙两种方案，乙方案中产生的阻力对实验的影响大于甲方案，因此应选的方案是甲。（2)由题意得：a4.83m/s，所以该纸带是采用乙实验方案得到的。(3）计算n点速度应通过实验得到的纸带,经测量计算得出，所以应选b、c。3（山东省潍坊市20162017学年高三模拟）某同学用如图1所示的装置验证机械能

9、守恒定律。一根细线系住钢球，悬挂在铁架台上，钢球静止于a点，光电门固定在a的正下方。在钢球底部竖直地粘住一片宽度为d的遮光条。将钢球拉至不同位置由静止释放，遮光条经过光电门的挡光时间t可由计时器测出，取v作为钢球经过a点时的速度。记录钢球每次下落的高度h和计时器示数t，计算并比较钢球在释放点和a点之间的势能变化大小ep与动能变化大小ek，就能验证机械能是否守恒.(1)用epmgh计算钢球重力势能变化的大小，式中钢球下落高度h应测量释放时的钢球球心到_b_之间的竖直距离.a钢球在a点时的顶端b钢球在a点时的球心c钢球在a点时的底端(2）用ekmv2计算钢球动能变化的大小,用刻度尺测量遮光条宽度，

10、示数如图2所示,其读数为_1.50(1。491。51都算对)_cm。某次测量中,计时器的示数为0.0100 s，则钢球的速度为v_1.50(1.491。51都算对)_m/s。（3)下表为该同学的实验结果:ep（102j)4。8929。78614.6919。5929。38ek（102j）5。0410。115.120。029。8他发现表中的ep与ek之间存在差异，认为这是由于空气阻力造成的。你是否同意他的观点？请说明理由。(4）请你提出一条减小上述差异的改进建议。解析：（1)要测量钢球下落的高度，应测量开始释放时钢球的球心到钢球在a点时球心的竖直距离,选b.(2）根据题图可知,遮光条的宽度为d1。50cm，若计时器的示数为0.0100s，则钢球的速度vm/s1.50m/s。(3）由于空气阻力的存在，钢球下落过程中克服空气阻力做功，因此动能的增加量会小于重力势能的减少量,而题中表格数值表明动能的增加量大于重力势能的减少量,显然误差不是由于空气阻力造成的,而是由遮光条在钢球的下面，测得的速度比钢球的实际速度大造成的。(4）分别测出光电门和球心到悬点的长度l和l,计算ek时,将v折算成钢球的速度vv。答案：（3）不同意，因为空气阻力会造成ek小于ep，