江苏专版2024-2025学年新教材高中物理第八章机械能守恒定律5实验：验证机械能守恒定律分层作业新人教版必修第二册

5试验：验证机械能守恒定律分层作业一、试验原理与操作1.[2024江苏徐州学业考试]用图示器材做“验证机械能守恒定律”的试验。在即将释放重物前，下列示意图中更合适的是()A. B.C. D.2.[2024江苏盐城高一期中]某试验小组用打点计时器验证机械能守恒定律，试验装置如图甲所示。（1）除图示器材外，下列器材中，必需的一组是。（选填选项前字母）A.直流电源及导线、刻度尺 B.直流电源及导线、天平及砝码C.沟通电源及导线、天平及砝码 D.沟通电源及导线、刻度尺（2）试验中在纸带上打出一系列的点，如图乙所示，点为纸带打出的第一个点。已知重物的质量为，打点计时器的打点频率为，取重力加速度大小，纸带上所标数据单位为，则从打点到打点的过程中，重物的重力势能削减量，动能增加量。（结果均保留三位有效数字）（3）通过多次试验，某同学发觉重力势能的减小量总是（选填“大于”“小于”或“等于”）动能增量，这是由于造成的。（4）关于试验误差，下列说法正确的是。（选填选项前字母）A.重锤质量的称量不准会造成较大误差B.重锤质量选用得大些，有利于减小误差C.重锤质量选用得较小些，有利于减小误差D.先释放重物，后接通电源会造成较大误差二、数据处理与分析3.[2024连云港期末调研]某同学用图甲所示装置验证机械能守恒定律。（1）下列四个供试验选用的重物，最合适的为。A.质量为的木球 B.质量为的重锤C.质量为的塑料球 D.质量为的蜡块（2）下列做法正确的有。A.安装电火花计时器时限位孔在竖直平面内即可B.电火花计时器接到学生电源“沟通输出”上C.试验时先接通打点计时器的电源，再用手提着纸带下落D.数据处理时应选择纸带上距离较远的两点作为初、末位置（3）该同学选用重物进行试验,所用沟通电源的频率为，得到如图乙所示的纸带。选取纸带上打出的连续五个点、、、、,测出、、点距起始点的距离分别为,,,取,选取、两点为初、末位置验证机械能守恒定律。重物削减的重力势能是,打下点时重物的动能是。（结果均保留3位有效数字）（4）数据处理时，依据纸带算出打下各点时重物的速度,量出下落距离,画出以为纵坐标、为横坐标的图像。若在误差允许范围内，图像为过原点且（选填“斜率略大于9.8”或“斜率略小于9.8”）的直线，则验证了重物下落过程中机械能守恒。4.[2024江苏昆山模拟预料]为了验证物体沿光滑斜面下滑的过程中机械能守恒，某学习小组用如图甲所示的气垫导轨装置（包括导轨、气源、光电门、滑块、遮光条、数字毫秒计）进行试验。此外可运用的试验器材还有：天平、游标卡尺、刻度尺。（1）某同学设计了如下的试验步骤，其中不必要的步骤是；①在导轨上选择两个适当的位置、安装光电门Ⅰ、Ⅱ，并连接数字毫秒计；②用天平测量滑块和遮光条的总质量；③用游标卡尺测量遮光条的宽度；④通过导轨上的标尺测出、之间的距离；⑤调整好气垫导轨的倾斜状态；⑥将滑块从光电门Ⅰ左侧某处由静止起先释放，从数字毫秒计读出滑块通过光电门Ⅰ、Ⅱ的时间、；⑦用刻度尺分别测量、点到水平桌面的高度、；⑧变更气垫导轨倾斜程度，重复步骤⑤⑥⑦，完成多次测量。（2）用游标卡尺测量遮光条的宽度时,游标卡尺的示数如图乙所示,则；某次试验中，测得，则滑块通过光电门Ⅰ的瞬时速度（保留3位有效数字）；（3）在误差允许范围内，若（用上述必要的试验步骤干脆测量的物理量符号表示，已知重力加速度为），则认为滑块下滑过程中机械能守恒；（4）写出两点产生误差的主要缘由：。三、试验改进与创新5.[2024江苏徐州练习]某同学用如图甲所示的试验装置验证机械能守恒定律。试验操作步骤如下①用天平测出小车的质量、砂桶（含砂）的质量；②按图甲连接好试验装置，并使弹簧测力计竖直，小车紧靠打点计时器；③接通电源，释放小车，打出纸带；④取下砂桶和纸带；⑤重复以上试验多次。依据上述试验操作过程，回答下列问题。（1）下列关于该试验的说法正确的是。A.本试验的探讨对象是小车B.试验中不须要记录弹簧测力计的示数C.试验中必需保证远小于D.将木板左端垫高，补偿系统受到的摩擦阻力后，系统的机械能就守恒了（2）当、时得到了图乙所示的一条纸带，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），所用电源的频率为,重力加速度取。系统在打点的过程中，打点5时小车的速度大小,系统动能的增加量,系统重力势能的削减量。（均保留三位有效数字）（3）由以上数据可知，系统动能的增加量（选填“大于”“等于”或“小于”）系统重力势能的削减量，造成这种结果的主要缘由是；（4）提出一项试验改进方法，以便减小系统误差。5试验：验证机械能守恒定律分层作业一、试验原理与操作1.D2.（1）D[解析]图示试验中，必需沟通电源供打点计时器工作，还需刻度尺测量纸带上各点间的距离，故选。（2）0.237;0.233[解析]从点到点，重物的重力势能削减量，打点时的速度，则。（3）大于;存在空气阻力和摩擦阻力[解析]由于存在空气阻力和摩擦阻力，物体重力势能的削减量总是大于动能的增加量。（4）BD[解析]该试验中，验证机械能守恒定律的表达式为，可知若重锤质量的称量不准，不会造成较大误差，选项错误；重锤质量应选用得大些，这样可减小因摩擦阻力和空气阻力带来的误差，选项正确，错误；先释放重物，后接通电源，则在打点时的速度不为零，会给试验带来较大误差，选项正确。二、数据处理与分析3.（1）B[解析]试验中为了减小空气阻力的影响，应选择质量大、密度大、体积小的重物，正确,错误。故选。（2）D[解析]安装电火花计时器时限位孔在竖直平面内，并使两限位孔处于同一竖直线上，错误；电火花计时器应接到沟通电源上,错误；试验时先接通打点计时器的电源,再松开手,让纸带自由下落,错误；数据处理时应选择纸带上距离较远的两点作为初、末位置，以减小测量的误差，正确。（3）0.847;0.829[解析]选取、两点为初、末位置验证机械能守恒定律，重物削减的重力势能为；依据匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度,可知打下点时重物的速度为,打下点时重物的动能为。（4）斜率略小于9.8[解析]重物在下落时，不行避开会受到肯定的空气阻力和摩擦阻力，使得重物下落的实际加速度小于重力加速度,依据运动学公式可知,可得,可知图像的斜率表示重物的实际加速度，当斜率略小于9.8时，实际加速度略小于重力加速度，说明空气阻力和摩擦阻力的影响很小，在误差允许范围内，重物下落过程中可认为机械能守恒。4.（1）②④[解析]滑块沿光滑斜面下滑的过程机械能守恒，须要通过光电门测量滑块运动的速度，滑块下滑过程中机械能守恒，削减的重力势能转化为动能，整理化简得，所以测量滑块和遮光条的总质量不必要，②满意题目要求，测量、之间的距离不必要，④满意题目要求。故选②④。（2）5.00;0.431[解析]游标卡尺的读数为，滑块通过光电门的速度。（3）[解析]依据（1）问可知，在误差允许的范围内，满意该等式可认滑块下滑过程中机械能守恒。（4）滑块在下滑过程中受到空气阻力作用，产生误差；遮光条宽度不够窄，测量速度不精确，产生误差[解析]滑块在下滑过程中受到空气阻力作用，产生误差；遮光条宽度不够窄，测量速度不精确，产生误差。三、试验改进与创新5.（1）B[解析]本试验的探讨对象是小车以及砂桶（含砂）组成的系统，错误；设砂桶下降的高度为,速度为,则小车移动的距离为,速度为,则试验要验证的关系是,则试验中不须要记录弹簧测力计的示数，正确；该试验中不须要必需保证远小于,由于摩擦无法避开,故也不须要木板左端垫高平衡摩擦力,、错误。（2）1.00;0.275;0.243[解析]每相邻两计数点间还有4个点未标出，则相邻计数点间的时间间隔，打点5