20182019学年高中物理第4章能量守恒与可持续发展44实验验证机械能守恒定律练习(含解析)

实验:考证机械能守恒定律1.(多项选择)在用自由落体运动“考证机械能守恒定律”的实验中,以下物理量中要经过工具丈量和计算获得的有( )A.重锤的质量B.重力加快度C.重锤着落的高度D.与重锤着落高度对应的重锤刹时速度分析:此题是对实验原理的考察。经过实验原理可知,重锤着落高度要用毫米刻度尺直接丈量,求出着落这一高度时对应的刹时速度,故需用工具丈量的是C,经过计算获得的是D。答案:CD2.(多项选择)在考证机械能守恒定律的实验中,在以下实验步骤中错误的选项是()A.把打点计时器固定在铁架台上,并用导线将打点计时器接在低压交流电源上B.将连有重物的纸带穿过限位孔,用手提着纸带,让手尽量凑近打点计时器C.松开纸带,接通电源D.改换纸带,重复几次,选点迹清楚的纸带进行丈量分析:选项B中应让重物尽量凑近打点计时器,而不是让手凑近打点计时器;选项C应先接通电源,后开释纸带。答案:BC.为了“考证机械能守恒定律”,我们供给了以下图的实验装置。某同学进行了以下操作并测出数据:①用天平测定小球的质量为0.50kg;②用游标卡尺测出小球的直径为10.0mm;③用刻度尺测出电磁铁下端到光电门的距离为80.80cm;④电磁铁先通电,让小球吸在开始端;⑤电磁铁断电时,小球自由着落。(1)在小球经过光电门时间内,计时装置记下小球经过光电门所用时间为2-3s,由此可算得.50×10小球经过光电门的速度为m/s。(2)计算得出重力势能的变化量为J,小球动能变化量为J。(结果保存三位数字)(3)试依据(2)对本实验下结论:。分析

:(1)

小钢球经过光电门所用时间很短

,可看作做匀速直线运动

,所以

v==4m/s。(2)小球的重力势能的变化量404J,小球动能变化量E=20400J。pk可见在偏差同意范围内,小球的机械能是守恒的。答案

:(1)4(2)4.044.00

(3)在偏差同意范围内,小球的机械能是守恒的4.以下图

,两个质量各为

m1和

m2的小物块

A和

B,分别系在一条越过定滑轮的软绳两头

,已知

m1>m2,现要利用此装置考证机械能守恒定律。(1)若选定物块A从静止开始着落的过程进行丈量,则需要丈量的物理量有。①物块的质量m1、m2;②物块A着落的距离及着落这段距离所用的时间;③物块B着落的距离及着落这段距离所用的时间;④绳索的长度。为提升实验结果的正确程度,某小组同学对此实验提出以下建议:①绳的质量要轻;②在“轻质绳”的前提下,绳索越长越好;③尽量保证物块只沿竖直方向运动,不要摇摆;④两个物块的质量之差要尽可能小。以上建议中的确对提升正确程度有作用的是。写出一条上边没有提到的对提升实验结果正确程度有利的建议:。分析:(1)经过软绳连结在一起的、两物体考证机械能守恒定律,即考证系统的势能变化与动能AB变化能否相等,、B连结在一同,A降落的距离必定等于B上涨的距离;、B的速度大小总是相等的,AA故不需要丈量绳索的长度和B上涨的距离实时间。(2)假如绳索质量不可以忽视,则、B构成的系统势能将有一部分转变为绳索的动能,进而为验A证机械能守恒定律带来偏差;若物块摇摆,则两物体的速度有差异,为计算系统的动能带来偏差;绳子长度和两个物块质量差应适合。多次取均匀值可减少丈量偏差;或绳索伸长量尽量小,可减少丈量的高度的正确度。答案:(1)①②或①③(2)①③(3)比如:“对同一高度进行多次丈量取均匀值”,或“选用受力后相对伸长尽量小的绳索”等等。5.在“考证机械能守恒定律

”的实验中

,已知打点计时器所用电源的频次为

50Hz,查适合地重力加速度

g

为

9.80m/s2,测得所用的重物的质量为

1.00kg。实验中获得一条点迹清楚的纸带

(以下图

),把第一个点记作

O,另选连续的四个点

A、B、C、D作为丈量的点。经丈量知道

A、B、C、D各点到O点的距离分别为

62.99cm、70.18cm

、77.76cm

、85.73cm

。依据以上数据

,可知重物由

O点运动到

C点,重力势能的减少许等于

J,

动能的增添量等于

J。(取三位有效数字

)分析:重物由O点运动到C点的过程中,高度降低了hC,由题目条件知hC=77.76×10-2m,重物重力势能减少许为Ep=mghC=1×9.80×77.76×10-2J=7.62J。重物在O点的速度为零,其初始动能也等于零,打C点时重物的速度为v=m/s38875m/sC重物此时的动能为C×1×3.88752J756J。E=.答案:7.627.566.某同学研究小球摇动过程中机械能守恒,他用的DIS装置如图(a)所示,在实验中,选择以图像方式显示实验的结果,所显示的DIS图像如图(b)所示。图像的横轴表示小球距D点的高度h,纵轴表示摆球的重力势能Ep、动能Ek或机械能E。(a)(b)(1)在图(b)中,表示小球的动能Ek随小球距图(b)所示的实验图像,能够得出的结论是

D点的高度

h变化关系的图线是

。

(2)依据。分析:(1)小球在摇动过程中只有重力对小球做功,小球的机械能守恒,取D点所在地点为零重力势能地点,设D点小球的速度大小为2,此中h表示小球所在地点距D点的高vD,则有mgh+mv=度,2表示小球的动能kk。所以小球的动能k随高度h的变化图线应是丙图。mvE=E-mgh(2)依据图(b)所示的实验图像可知,小球的动能与重力势能之和等于常数,即只有重力做功时,物体的机械能守恒。答案:(1)丙(2)只有重力做功时,物体的机械能守恒7.以下图装置可用来考证机械能守恒定律。摆锤

A拴在长

L的轻绳一端

,另一端固定在

O点,在

A上放一个小铁片

,现将摆锤拉起

,使绳偏离竖直方向成

θ角时由静止开始开释摆锤

,当其抵达最低地点时,遇到竖直挡板P阻拦而停止运动,以后铁片将飞离摆锤而做平抛运动。(1)为了考证摆锤在运动中机械能守恒,一定求出摆锤在最低点的速度。为了求出这一速度,实验中还应当丈量的物理量是。(2)依据测得的物理量表示摆锤在最低点的速度v=。(3)依据已知的和测得的物理量,写出摆锤在运动中机械能守恒的关系式。分析:(1)要想求出摆锤在最低点的速度,需求出铁片做平抛运动水平方向的分速度v0,由于两者是相等的,所以实验中还应当丈量的物理量有摆锤A最低点离地面的竖直高度h和铁片平抛的水平位移x。(2)依据物体做平抛运动的位移规律0和h=gt2,解得0=x。x=vtv(3)摆锤A从最高点摆到最低点的