7.9实验：验证机械能守恒定律

1.（3分）在验证机械能守恒定律的实验中，某同学依据纸带求得相关各点的瞬时速度以及与此相对应的下落距离h，以v2为纵轴，以h为横轴，建立坐标系，描点后画出变化图线，从而验证机械能守恒定律.若所有操作均正确，则得到的v2-h图象应是图中的（）【解析】选C.若满足机械能守恒应有

v2=gh即v2与h成正比关系，C对.2.（3分）如图1是用自由落体法验证机械能守恒定律时得到的一条纸带.有关尺寸在图中已注明.我们选中n点来验证机械能守恒定律.下面举一些计算n点速度的方法，其中正确的是()3.（4分）在“验证机械能守恒定律”的实验中：（1）将下列主要的实验步骤，按照实验的合理顺序把步骤前的序号填在题后横线上：A.用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器处；B.将纸带固定在重物上，让纸带穿过打点计时器的限位孔；C.取下纸带，在纸带上任选几点，测出它们与第一个点的距离，并算出重物在打下这几个点时的瞬时速度；D.接通电源，松开纸带，让重物自由下落；E.查出当地的重力加速度g的值，算出打下各计数点时的动能和相应的减少的重力势能，比较它们是否相等；F.把测量和计算得到的数据填入自己设计的表格里.答：_______.（2）动能值和相应重力势能的减少值相比，实际上哪个值应偏小些？答：_______.【解析】（1）实验的合理顺序应该是：BADCFE（2）由于重物和纸带都受阻力作用，即都要克服阻力做功，所以有机械能损失，即重物的动能值要小于相应重力势能的减少值.答案：（1）BADCFE（2）动能值4.（2009·许昌高一检测）（5分）在验证机械能守恒的实验中选出一条纸带如图2所示，以O为起始点，A、B、C三个计数点.打点计时器接通50Hz的交流电，用最小刻度为毫米的刻度尺测得OA=11.13cm、OB＝17.75cm、OC＝25.9cm.这三个数据中不符合有效数字要求的是______，应该写成________cm，在计数点A和B，B和C之间还各有一个点，重锤的质量为m，根据以上数据，当振针打至B点时重锤的重力势能比开始下落时减少了______，这时它的动能增加了________.（g取9.80m/s2）由此得出的结论是______________________.【解析】由题意知，OA、OB、OC都应是准确读出毫米数，但OC只准确读出了厘米数，故OC的长度为25.9不符合有效数字的要求，应该写成25.90vB=×10-2

m/s=1.846m/s.打B点时重力势能的减少量为：ΔEp＝mghB=9.8×17.75×10-2mJ=1.74mJ动能的增加量为：ΔEk＝

mv2B=m×1.8462J=1.70mJ.由此可以看出，在误差允许的范围之内，ΔEp=ΔEk,因此重锤的机械能守恒.答案：25.925.901.74mJ1.70mJ在误差允许的范围之内，重锤的机械能守恒5.（5分）在“验证机械能守恒定律”的实验中有如下可供选择的器材：铁架台、电磁打点计时器、复写纸、纸带、低压直流电源、天平、秒表、导线、开关.其中不必要的器材是_______，缺少的器材是________.【解析】因为实验要利用重锤、纸带做自由落体运动来验证机械能守恒，实验中通过打点计时器记录重锤自由下落的运动情况.测量重物下落的高度h和与其对应的记录点的速度vn、vm,通过计算mgh和

m(vm2-vn2)的值进行比较来验证机械能守恒定律.显然处理数据时，比较gh和

(vm2-vn2)的值即可验证机械能守恒定律是否成立，因此不需要天平、秒表，因为电磁打点计时器工作电压是低压交流电压，必须有低压交流电源，低压直流电源是不需要的，另外还需重锤、刻度尺.答案：天平、秒表、低压直流电源低压交流电源、重锤、刻度尺6.（5分）在“验证机械能守恒”的实验中（1）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________.（2）要验证gh=v2时对所选用的纸带要求是________.（3）实验中产生系统误差的原因主要是_______，使重锤获得的动能往往_______.为减小误差，悬挂在纸带下的重锤应选择________.答案:（1）底板要竖直给打点计时器通电打点放下重锤，让它带着纸带一同落下（2）所选的纸带最初两点间距离接近2mm(3)纸带通过打点计时器时的摩擦阻力小于它所减少的重力势能质量大、体积小一些的7.（5分）图3中A、B、C、D为验证机械能守恒定律实验中得到的四条纸带.图中数值为相邻两计时点间的距离，单位为mm.（1）能用来验证机械能守恒定律的纸带是_______.（2）先接通电源让打点计时器工作，后释放纸带得到的纸带是_______.【解析】本实验中重物做自由落体运动，相邻相等时间间隔内位移之差为恒量，C、D满足这一特点，若以静止开始研究第一个0.02s内位移，约2mm,D符合要求.答案：（1）C、D（2）D8.（2009·广州高一检测）（6分）（1）为进行“验证机械能守恒定律”的实验，有下列器材可供选择：A.铁架台B.打点计时器C.复写纸D.纸带E.低压交流电源F.天平G.秒表H.导线I.电键K.米尺上述器材不必要的是______（只填字母代号），缺少的器材是_________.（2）实验中下列物理量中需要直接测量的量有________，通过计算可得到的量有________（填字母序号）.A.重锤质量B.重力加速度C.重锤下落的高度D.与下落高度相应的重锤的瞬时速度（3）质量m=1kg的重锤自由下落，在纸带上打出一系列的点如图4所示，O为第一个点，A、B、C为相邻的点，相邻计数点的时间间隔为0.02s，长度单位是cm，取g=9.8m/s2,求：a.打点计时器打下计数点B时，物体的速度vB=_____m/s(保留两位有效数字)；b.从点O到打下计数点B的过程中，物体重力势能的减少量ΔEp=______J，动能的增加量ΔEk=_____J(保留两位有效数字).【解析】（1）要验证mgh=mv2，即gh=v2,不需测量m.不需要用天平，h用刻度尺测量.不需要秒表，另外还缺少重锤.（2）能用器材直接测量的量有物体下落高度h，再经计算可测量得到对应h的速度大小.（3）vB==0.97m/s,ΔEp=mghOB=0.48J,ΔEk=mv2B=0.47J.答案:（1）F、G重锤（2）CD（3）0.970.480.479.（7分）在验证机械能守恒的实验中，已知打点计时器打点间隔为T，某一组同学得到了一条如图5所示的纸带，在填写实验报告时甲、乙两个同学选择不同的数据处理方法：【解析】本题主要考查学生对验证机械能守恒定律实验原理的理解.甲同学选择从O到C段验证机械能守恒，计算C点的速度用vC2=2ghOC的话，犯了用机械能守恒定律去验证机械能守恒的错误.计算vC可以选择vC=.乙同学选择了从B到C段验证机械能守恒，由于B、C较近可造成误差偏大，可选择BD段相对较为合适.答案:见解析10.（探究创新）（7分）某同学在应用打点计时器做“验证机械能守恒定律”实验中，获取一条纸带.但测量发现0、1两点间距离大于2mm，且0、1和1、2间有漏打点，而其他打点都是清晰完整的，现在该同学用刻度尺分别测量出2、3、4、5、6、7六个点到0点的长度hi（i=2、3、4、5、6、7），再由vi=分别计算3、4、5、6四个点的速度（打点计时器打点周期为T）,试探究该同学接下来该怎样操作才能顺利完成“验证机械能守恒定律”实验.【解析】根据机械能守恒定律，从0点到任意点i有，

mv