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训练含解析新人教版必修2

PAGE5-试验：验证机械能守恒定律【基础巩固】1.(多选)某同学利用自由落体运动做验证机械能守恒定律的试验,下列操作步骤正确的是 ()A.把电磁打点计时器固定在铁架台上,并用导线连接到低压交变电源上B.将连有重物的纸带穿过限位孔,将纸带和重物提升到肯定高度C.先释放纸带,再接通电源D.更换纸带,重复试验,依据记录处理数据答案:ABD2.在利用自由落体运动验证机械能守恒定律的试验中,下列说法或做法正确的是 ()A.必需用停表测重物下落的时间B.选用质量小的重物可减小试验误差C.试验时必需先用天平测出重物的质量D.试验中不能用公式v=2gh求下落高度h答案:D3.(多选)在利用自由落体运动验证机械能守恒定律的试验中,较为志向的纸带具备的特点是 ()A.点迹小而清楚B.点迹粗长C.第一、二点间的距离接近2mmD.纸带长度较长(80~100cm)答案:AC4.现有4条用打点计时器(电源频率为50Hz)打出的纸带,其中一条是做验证机械能守恒定律试验时打出的.为找出该纸带,某同学在每条纸带上取了点迹清楚的、连续的4个点,用刻度尺测出相邻两个点间的距离依次为x1、x2、x3.已知当地的重力加速度为9.791m/s2.请你依据下列x1、x2、x3的测量结果确定该纸带为 ()A.61.0mm、65.8mm、70.7mmB.41.2mm、45.1mm、53.0mmC.49.6mm、53.5mm、57.3mmD.60.5mm、61.0mm、60.6mm答案:C5.在利用自由落体运动验证机械能守恒定律的试验中:(1)从下列器材中选出试验所必需的,其编号为.

A.打点计时器(含纸带)B.重物C.天平 D.毫米刻度尺E.停表 F.运动小车(2)进行试验时,为保证重物下落时初速度为0,应.

A.先接通电源,再释放纸带B.先释放纸带,再接通电源(3)下列说法正确的是.

A.试验中用打点计时器时,肯定用到低压直流电源B.选用重物时,同样大小、形态的重物选重一点的比较好C.要选用第1、2两点间的距离接近2mm的纸带D.试验结果总是动能增加量略小于重力势能的削减量解析:(1)打点计时器(含纸带)、重物是必需的,为了测量计数点间的距离,须要刻度尺;试验通过比较mgh、12mv2的大小关系得出结论,而m可约去,所以不须要测出重物的质量,不须要用天平;打点计时器本身可以计算时间,所以不须要停表;试验用的是重物,不须要运动小车(2)起先试验时,应先给打点计时器通电打点,然后再释放纸带,以保证重物下落的初速度为0.(3)电火花计时器不用低压电源,电磁打点计时器用低压交变电源,选项A错误;为了减小空气阻力的影响,在选择重物时,要选择密度大的,即选择质量大体积小的重物,选项B正确;由公式h=12gt2可知,若起先第1、2两点间的距离约为2mm,则打第1个点时的速度约为0,这样只需比较gh、12v2的大小关系即可,选项C正确;由于空气阻力、纸带与打点计时器之间的摩擦的影响,试验结果总是动能增加量略小于重力势能的削减答案:(1)ABD(2)A(3)BCD【拓展提高】6.某同学利用竖直上抛的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g取9.8m/s2,小球质量m=0.2kg,结果保留三位有效数字.时刻t2t3t4t5速度/(m·s-1)5.595.084.58(1)由频闪照片上的数据计算t5时刻小球的速度v5=m/s.

(2)从t2到t5时间内,重力势能增加量ΔEp=J,动能削减量ΔEk=J.

(3)在误差允许的范围内,若ΔEp与ΔEk近似相等,从而验证了机械能守恒定律.由上述计算得ΔEp(选填“>”“<”或“=”)ΔEk,造成这种结果的主要缘由是.

解析:(1)v5=19.14+21.660.(2)由题给条件知,h25=(26.68+24.16+21.66)cm=0.725m.ΔEp=mgh25=1.42J,ΔEk=12mv22-12mv(3)由(2)中知ΔEp<ΔEk,因为存在空气阻力,所以重力势能的增加量小于动能的削减量.答案:(1)4.08(2)1.421.46(3)<存在空气阻力7.某试验小组利用如图所示的试验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒.用刻度尺测得遮光条的宽度为d,试验时将滑块从图示位置由静止释放,由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间Δt.(1)试验前须要调整气垫导轨底座使之水平,接通气源,将滑块静置于气垫导轨上,若滑块能保持状态,则说明导轨是水平的;轻推滑块,若滑块能做运动,也说明导轨是水平的.

(2)在本次试验中还须要测量的物理量有钩码的质量m、和(用文字说明并用相应的字母表示).

(3)本试验要比较和的大小,若在试验误差允许的范围内二者近似相等,则系统的机械能守恒.(用测量的物理量符号表示)

(4)你估计削减的重力势能和增加的动能哪个可能偏小?.你认为造成这种偏差的缘由可能是

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解析:(1)接通气源,将滑块静置于气垫导轨上,若滑块能保持静止状态,则说明导轨是水平的;轻推滑块,若滑块能做匀速直线运动,也说明导轨是水平的.(2)本试验中钩码削减的重力势能转化为钩码和滑块的动能,所以还须要测出滑块的质量m0以及遮光条初始位置到光电门的距离x.(3)此过程中钩码削减的重力势能为mgx,滑块运动到光电门时的速度v=dΔt,钩码和滑块增加的动能为12(m+m0)dΔt2.若在试验误差允许的范围内,mgx与12(m(4)运动过程中存在摩擦力,定滑轮也有质量,所以钩码削减的重力势能一方面转化为系统(包括定滑轮)的动能,另一方面要克服摩擦力做功,所以系统增加的动能小一些.答案:(1)静止匀速直线(2)滑块的质量m0遮光条初始位置到光电门的距离x(3)mgx12(m+m0)(4)增加的动能存在摩擦力【挑战创新】8.如图甲所示,用包有白纸的质量为1.00kg的圆柱替代纸带和重物,蘸有颜料的毛笔固定在电动机上并随之转动,用其替代打点计时器.当烧断悬挂圆柱的线后,圆柱自由下落,毛笔就在圆柱表面的纸上画出记号,如图乙所示,设毛笔接触圆柱时不影响圆柱的运动.测得记号之间的距离依次为26.0mm、42.0mm、58.0mm、74.0mm、90.0mm、106.0mm;电动机铭牌上标有“1440r/min”的字样,由此验证机械能是否守恒.依据以上内容,回答下列问题:甲乙(1)毛笔画出相邻两条线的时间间隔T=s,图乙中圆柱的(选填“左”或“右”)端是悬挂端.

(2)依据图乙所给的数据,g取9.8m/s2,可知毛笔画下记号C时,圆柱下落的速度vC=m/s;画下记号D时,圆柱下落的速度vD=m/s;从记号C到D圆柱动能的改变量为J,重力势能的改变量为J,由此可得出的结论是.(结果均保留两位有效数字)

解析: