高中物理机械能试验验证机械能守恒定律

1、第九节实验：验证机械能守恒定律【学习目标】.知道验证机械能守恒定律的实验原理、使用的器材及规范的操作步骤.掌握实验数据处理方法.知道误差的来源及减小误差的方法转变，从而验带有铁夹的铁.能理解一些简单的创新实验方案的原理【新知预习】一.实验方法.实验的目的：通过实验来研究物体自由下落过程中动能与势能的证。.实验的装置：（如右图）需要的实验器材有：打点计时器及电源、纸带、复写纸、重物、架台、导线、刻度尺。二.实验原理.本实验的研究对象为,研究其自由下落过程,机械能是否守恒。为了简单最好选择重物从 开始，下落某一高度的过程。同时为了减少重物下落过程阻力的影响，一方面在选择重物时，应选择 和 较大的重

2、物，另一方面打点计时器应 安装，减小纸带所受的阻力。.重物自由下落时，只受 作用，其机械能守恒，若下落 h高度时速度大小为 v,减少的重力势能为 mgh,增加的动能为 1mv2,只要mgh= , 即gh=成立，即可验证重物自由落体运动中机械 能守恒。注意：本实验不必测量重物的 。.如图，若研究重物自由下落0到n的过程，下落高度为 hno测第n点瞬时速度的方法是：由hn+八 hn-i算出 Vn=。再验证 =, 是否成立，即验证机械能守恒。h+tH三.数据处理.数据处理的两种方法1万法一：比较gh与一V2,如果在误差允许的范围内gh=-v2,则验证了机械能守恒定律。22,，r，r . rjrr 一

3、 ，、&-一，12r,r 1 rr .,万法一：以一V2为纵轴，以 为横轴，建立直角坐标系，将实验得到的h、-V2数据描于坐标平面内,2如果在误差允许的范围内得到一条 ,则验证了机械能守恒定律。2.误差分析【导析探究】导析一：辨析计算重物下落速度方法.要确定重物的动能，需要测出物体下落一定高度时的速度，根据已学知识，可有三种方法：vn ，2ghnvn gtnv 也,你认为以上三种方法哪些可以用来计算重物下落某一高度的速 n 2T度，为什么？导析二：用常规方法验证机械能守恒定律.在验证机械能守恒定律的实验中(1)从下列器材中选出实验所必须的，其编号为 。A.打点计时器(包括纸带)；B .重物；

4、C.天平；D.毫米刻度尺；E.秒表；F .运动小车。(2)打点计时器的安装放置要求为 ;开始打点计时的时候，应先,然后。(3)实验中产生系统误差的原因主要是 ,使重物获得的动能往往。为减小误差，悬挂在纸带下的重物应选择 。22(4)如果以v-为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的-h图线是,该线的斜率等2.“验证机械能守恒定律”的实验采用重物自由下落的方法。(1)若实验中所用的重锤质量m=1 kg,打点纸带如图所示，打点时间间隔为0.02 s,则记录B点时，重锤的速度vb=,重锤动能Ek=。从开始下落起至 B点，重锤的重力势能减少 量是,因此可得出的结论是2、L? 。 (g 取 10 m/s

5、)单位二mm31.4(2)根据纸带算出相关各点速度v,量出下落距离h,则以v2为纵轴，以h为横轴画出的图线应是下图中的。高考理综物理模拟试卷注意事项：.答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。.选择题必须使用 2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。.请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答 题无效。.保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。一、单项选择题1.汤姆生用来测定电子比荷的实验装置如图所示。从真空管中K极发射的一束电子

6、初速度近似为零)经KA间的电场加速后，穿过.下中心的小孔沿中心轴的方向进入到两块平行极板 P和P间的区域最后打在荧光屏的中心 O点处，形成一个亮点。已知 KA间加速电压大小为 U,电子电荷量大小为 e、质量为mi下列说法正确的是1A.电子到达A点时的速度大小为B.若在PP间加向下的匀强电场，则亮点将出现在点下方C.若在F尸间加向下的匀强电场，则电子通过 F胃间的时间比不加电场时长D.若在 尸产间同时加向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，则亮点仍可能出现在点.如图所示，三根相互平行的固定长直导线Li、L2和L3两两等距，通过Li、L2中的电流相同，Li、L2中的电流方向垂直纸面向里，L3中的

7、电流方向垂直纸面向外，在三根导线与纸面的交点所构成的等边三角形的 中心上放有一电流方向垂直纸面向外的通电长直导线，则该导线受到的安培力的方向为/ jgA.指向Li B .指向L2C.指向L3 D .背离L3.如图所示，水平线 OO在某竖直平面内，距地面高度为h, 一条长为l (lt 2B.用=A2 ； t 1 t2C.%瓦1 ;tivt2D.耳=&稣3 ； tivt2二、多项选择题.图甲所示的“轨道康复者”航天器可在太空中给“垃圾”卫星补充能源，延长卫星的使用寿命。图乙是“轨道康复者”在某次拯救一颗地球同步卫星前，二者在同一平面内沿相同绕行方向绕地球做匀速圆周运动的示意图，此时二者的连线通过地

8、心、轨道半径之比为1: 4。若不考虑卫星与“轨道康复者”之间的引力，则下列说法正确的是 （）。A.站在赤道上的人观察到“轨道康复者”向西运动 TOC o 1-5 h z .在图示轨道上，“轨道康复者”的加速度大小是地球同步卫星的16倍C.在图示轨道上，地球同步卫星的机械能大于“轨道康复者”的机械能D.若要对该同步卫星实施拯救，“轨道康复者”应从图示轨道上加速，然后与同步卫星对接.如图甲所示，用竖直向上的力F拉静止在水平地面上的物体。物体在向上运动的过程中，其机械能E与位移x的关系如图乙，其中 OA为直线，AB为曲线，BC与x轴平行。选择在地面处重力势能为零，其它 阻力不计。下列说法正确的是甲乙

9、0 xi过程中物体所受拉力的功率随时间均匀增加xiX2过程中，物体的动能先增大后减小x2x3过程中，物体的加速度不变0 x2过程中，物体克服重力做功的功率一直增大.如图（a）所示，点电荷 M N固定于光滑绝缘水平桌面上，其连线的中垂线上有A、B、C三点。一带电量为+q的小球自A点由静止释放，其运动的 v-t图像如图（b）所示，运动到B、C点的时刻分别为tB、 tc,速度大小分别为 VB、vc,且tB时刻图线切线斜率最大。则下列说法中正确的是图图出）A. A、B、C三点中，B点的电场强度最大B.由A到C的过程中小球的电势能先减小后变大C.由A到C的过程中，电势逐渐升高D. B、C两点之间的电势差

10、 比=耀网 .整）起 2q10.分子力F与分子间距离r的关系如图所示，曲线与横轴交点的坐标为0,两个相距较远的分子仅在分 子力作用下由静止开始运动，直至不能再靠近。在此过程中，下列说法正确的是r=r。时，分子动能最大r= r 0时，分子势能最大r r 0阶段，F做正功，分子动能增加，分子势能减小r r 0阶段，F先增大后减小三、实验题.某实验兴趣小组想测定一节新千电池的内阻，由于新电池内阻很小，内阻测量误差较大，于是该兴趣 小组采用了如图所示的电路进行测量。11)一享|二士工.拿一3一- S 二国,一sSIsssESsg,SJsss一一一（1）某同学先用欧姆表测量定值电阻阻值，测量之前发现多用

11、电表如图（2）所示，应调节 ,使指针指在刻度盘左侧8欧姆处。然后将选择开关打到如图（3）所示，测量值如图（4）所示，则定值电阻为（2）将开关闭合后，测量电源电动势和内阻，调节滑动变阻器，记录下多组电压表和电流表的示数。有同学提出利用欧姆表测定值电阻误差较大，用伏安法测量更为精确，于是将多用电表的选择开关打到直流电压1 V挡测量其电压，多用电表的黑表笔应接定值电阻的一端（填A”或 B”），其中某次测量时，多用电表读数如图（5）所示，其读数为 V,根据测量数据作出电源和电阻的伏安特性曲线如图（6）所示,则电源内阻r= G。.某学生用如图甲所示的装置验证“力的平行四边形定则用一木板（贴有坐标纸）竖直

12、放在铁架台簧所在平面后，其部分实验操作如下，请完成下列相关内容：如图乙，在木板上记下悬挂两个钩码时弹簧末端的位置I ；卸下钩码然后将两绳套系在弹簧下端，用两弹簧秤将弹簧末端拉到同一位置 。，记录细绳套、出的方向及两弹簧秤相应的读数 .图乙中B弹簧秤的读数 为.（弹簧秤单位：%）该同学在坐标纸上画出了两弹簧秤拉力匕、力的大小和方向，以及由钩码的重量画出钩码对弹簧的拉力F的大小和方向，如图丙所示，请在图丙中作出&、“二的合力观察比较F和：；，得出结论.四、解答题.如图所示，一个人用一根长L=1m只能承受F=74N拉力的绳子，拴着一个质量为m=1kg的小球，在竖直平面内做圆周运动， 已知圆心O离地面

13、距离h=6m,转动中小球在最低点时绳子恰好断了。（取g=10m/s2）(1)绳子断时小球运动的角速度多大？(2)绳断后，小球落地点与抛出点间的水平距离是多少？.如图所示A、B质量分别为 mA=1kg, mB=2kg AB间用弹簧连接着，弹簧弹性系数k=100N/m,轻绳一端系在A上，另一端跨过定滑轮，B为套在轻绳上的光滑圆环，另一圆环C固定在桌边，B被C挡住而静止在C上，若开始时作用在绳子另一端的拉力F为零，此时A处于静止且刚没接触地面。现用恒定拉力F=15N拉绳子，恰能使 B离开C但不能继续上升，不计摩擦且弹簧没超过弹性限度，g=10m/s2求：(1) B刚要离开C时A的加速度，(2)若把拉

14、力F改为F/=30N,则B刚要离开C时，A的速度大小。【参考答案】、单项选择题题号123456答案DCBDDB二、多项选择题BDABCADACE三、实验题11 .定位螺丝4.5 B 0,71 0.6712. 38-4.24四、解答题(1) 8rad/s ; (2) 8m2(1) / 一 Iw% 竖直向下(2)高考理综物理模拟试卷注意事项：.答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。.选择题必须使用 2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。.请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在

15、草稿纸、试题卷上答 题无效。.保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。一、单项选择题.如图，卫星携带一探测器在半径为3R （R为地球半径）的圆轨道上绕地球飞行。在 a点，卫星上的辅助动力装置短暂工作，将探测器沿运动方向射出（设辅助动力装置喷出的气体质量可忽略）。之后卫星沿新的椭圆轨道运动，其近地点b距地心的距离为nR （n略小于3）,已知地球质量为 M,引力常量为 G,则卫星在椭圆轨道上运行的周期为（）m - r慵 D. 2018年12月8日凌晨2点24分，中国长征三号乙运载火箭在西昌卫星发射中心起飞，把嫦娥四号探测器送入地月转移轨道，“嫦娥四号”经过地月转移轨

16、道的P点时实施一次近月调控后进入环月圆形轨道I ,再经过系列调控使之进人准备落月”的椭圆轨道H ,于 2019年1月3日上午10点26分，最终实现人 类首次月球背面软着陆。若绕月运行时只考虑月球引力作用，下列关于“嫦娥四号的说法正确的是A. “嫦娥四号”的发射速度必须大于11.2km/sB.沿轨道I运行的速度大于月球的第一宇宙速度C.沿轨道I运行至P点的加速度小于沿轨道n运行至P点的加速度D.经过地月转移轨道的P点时必须进行减速后才能进入环月圆形轨道I.如图甲所示，两个点电荷Q、Q固定在x轴上距离为L的两点，其中 Q带正电位于原点 O, a、b是它们连线延长线上的两点，其中 b点与O点相距3L

17、现有一带正电的粒子 q以一定的初速度沿 x轴从a点开 始经b点向远处运动（粒子只受电场力作用），设粒子经过a、b两点时的速度分别为 va、Vb,其速度随坐 标x变化的图象如图乙所示，则以下判断正确的是甲031-乙 工Q带负电且电荷量大于 Qb点的场强不为零a点的电势比b点的电势高D.该粒子在a点的电势能比在 b点的电势能小.将两个点电荷 A、B分别固定在水平面上 x轴的两个不同位置上，将一带负电的试探电荷在水平面内由A点的附近沿x轴的正方向移动到 B点附近的过程中，该试探电荷的电势能随位置变化的图象如图所示，已知Xa6Xcb,图中的水平虚线在 C点与图线相切，两固定点电荷带电量的多少分别用qA

18、、qB表示。则下列分析正确的是A.两固定点电荷都带正电，且qAqBB.在AB连线内，C点的电场强度最小但不等于零C.因试探电荷的电势能始终为正值，可知AB两点间沿x轴方向的电场强度始终向右D.如果将试探电荷的电性改为正电，则该电荷在C点的电势能最大质点从M点出发经P点到达N点，已知弧长5.如图所示的曲线是某个质点在恒力作用下的一段运动轨迹MP大于弧长PN质点由M点运动到P点与从P点运动到N点的时间相等II下列说法中正确的是A.质点从M到N过程中速度大小保持不变B.质点在这两段时间内的速度变化量大小相等，方向相同C.质点在这两段时间内的速度变化量大小不相等，但方向相同D.质点在MN间的运动不是匀变速运动.将一质量为 M的光滑斜劈固定在水平面上一质量为M的光滑滑块（滑块可以看成质点）从斜面顶端由静止自由滑下.在此过程中，斜劈对滑块的支持力记为地面对斜劈的支持力记为 Fg ,滑块到达斜面底端时，相对地面的速度大小记为v、竖直分速度的大小记为 曾子。若取消固定斜劈的装置.再让滑块从斜面顶端由静止下滑.在滑块的压力作用下斜劈会向左做匀加速运动.在此过程中.斜劈对滑块的支持力记为琦1、地面对斜劈的支持力记为 Fg ,滑块到达斜面底端时，相对地面的速度大小记为v、竖