《2011物理必修2同步测控优化训练22(9.实验：验证机械能守恒定律)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2011物理必修2同步测控优化训练22(9.实验：验证机械能守恒定律)（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 上教考资源网 助您教考无忧版权所有中国教育考试资源网第九节 实验：验证机械能守恒定律5 分钟训练(预习类训练，可用于课前 )1.在“验证机械能守恒定律” 的实验中，需要直接测量和间接测量的数据是重物的（ ）A.质量 B.下落时间 C.下落高度 D.瞬时速度答案：CD2.“验证机械能守恒定律” 的实验方法是：根据纸带上某两点的距离等于重锤下落的高度，这样就可以得到重物下落过程中的_的变化.重锤的速度可以用大家熟悉的方法（即中间时刻的即时速度等于那一段的平均速度）从纸带测出，这样就知道了它在各点的瞬时速度，从而得到它在各点的_.通过比较_，就可以验证机械能是否守恒.答案：重力势能 动能 某两点的
2、动能的变化与势能的变化的大小3.在“验证机械能守恒定律” 的实验中，某同学打出 3 条纸带 A、B、C，打点计时器周期为0.02 s，其中第 1 点到第 2 点之间的距离分别为 da=1.0 mm，d b=1.8 mm，d c=2.4 mm.你认为应选_条纸带进行数据处理较理想.其中_条是由于_原因造成的；_条是由于_原因造成的.答案：B A 打点计时器已开始打点，但纸带还未动 C 打点计时器还未打点，纸带已开始运动10 分钟训练(强化类训练，可用于课中 )1.在利用重锤自由下落验证机械能守恒定律的实验中，产生误差的主要原因是（ ）A.重锤下落的实际高度大于测量值B.重锤下落的实际高度小于测量
3、值C.重锤实际末速度 v 大于 gt(g 为重力加速度，t 为下落时间 )D.重锤实际末速度 v 小于 gt答案：D2.下列关于“验证机械能守恒定律”实验的实验误差的说法中，正确的是（ ）A.重锤的质量称量不准会造成较大的误差B.重锤的质量选用大些，有利于减小误差C.重锤的质量选用小些，有利于减少误差D.先松开纸带让重物下落，再让打点计时器工作，会造成较大差错答案：BD3.如图 5-9-1 所示，是用自由落体法验证机械能守恒定律时得到的一条纸带.我们选中 N 点，下面举出一些计算 N 点速度的方法，其中正确的是 (相邻计数点时间间隔为 T)（ ）图 5-9-1A.若 N 点是第 n 个点，则
4、vn=gnTB.若 N 点是第 n 个点，则 vn=g(n-1)T 上教考资源网 助您教考无忧版权所有中国教育考试资源网C.vn= Txn21D.vn= d解析：本题考查在验证机械能守恒定律的实验中速度的计算问题.计算速度时应根据中间时刻的即时速度等于那一段上的平均速度，在本题中，可以这样表示：vn= Txn21，正确选项为 C.答案：C4.处理电磁打点计时器所打出点的纸带时，常常采用“计数点”的办法，但在利用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中，可以直接利用打点计时器所打出的纸带上的实际点迹，而不必采用选取计数点的办法.这其中的原因是_.解析及答案：重锤做自由落体运动，加速度大，各点之间的
5、距离较易测量，即便是下落的第1 个 T 内位移也达到 2 mm 左右，完全可以用分度值是 1 mm 的刻度尺直接测量.5.下面列出“验证机械能守恒定律”实验的一些实验步骤：A.用天平称重物和夹子的质量B.将重物系在夹子上C.将纸带穿过计时器，上端用手提着，下端夹上系住重物的夹子，再把纸带向上拉，让夹子静止靠近打点计时器处D.把打点计时器接在学生电源的交流输出端，把输出电压调至 6 V(电源不接通)E.把打点计时器用铁夹固定到放在桌边的铁架台上，使两个限位孔在同一竖直线上F.在纸带上选取几个点，进行测量和记录数据G.用秒表测出重物下落的时间H.接通电源，待计时器响声稳定后释放纸带I.切断电源J.
6、更换纸带，重新进行两次实验K.在三条纸带中选出较好的一条L.进行计算，得出结论，完成实验报告M.拆下导线，整理器材对于本实验的以上步骤中，不必要的有_；正确步骤的合理顺序是_.答案：AG EDBCHIJMKFL30 分钟训练(巩固类训练，可用于课后 )1.某同学做“验证机械能守恒定律”实验时，不慎将一条选择好的纸带的前面一部分损坏，剩下的一段纸带上各相邻点间的距离已测出，如图 5-9-2 所示 .已知接打点计时器的交流电源频率为 50 Hz，取重力加速度 g=9.8 m/s2，利用这段纸带能否验证机械能守恒定律?如能验证，说明验证方法. 上教考资源网 助您教考无忧版权所有中国教育考试资源网图
7、5-9-2解析：能验证机械能守恒定律：选重物从第 2 点运动到第 5 点过程来研究，重力势能的减少量 Ep=mgh25=m9.80(3.2+3.6+4.0)10-2 J=1.06m J打第 2 点和第 5 点时重物的瞬时速度：v 2= 0.1)38.(2m/s=1.50 m/s，v5= 0.1)34.(2m/s=2.075 m/s，动能的增量 Ek= mv52- mv22= 1m(2.0752-1.502) J=1.03m J.在误差允许范围内，可认为Ep=Ek，机械能守恒.此题告诉我们验证机械能守恒定律的另一种方法，在纸带前面部分损坏或前面部分点迹不清晰时，只要后面部分点迹清晰，就可以采用此
8、种方法.答案：能 验证方法见解析2.在验证机械能守恒定律时，如果以 21v2 为纵轴，以下落高度 h 为横轴，根据实验数据描出的 21v2h 的图线应是怎样的曲线才能验证机械能守恒定律?图线斜率的物理意义是什么?解析：假定机械能是守恒的，则应有 mgh= 21mv2，即 v2 与 h 成正比，故图线应是一条过坐标轴原点的直线.由 mgh= 21mv2 知，直线斜率 k= =g，表示当地的重力加速度的值.答案：图线应是一条过坐标轴原点的直线 表示当地的重力加速度 g 的值3.在“验证机械能守恒定律” 的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为 50 Hz，查得当地的重力加速度 g=9.8 m/s2
9、，测得所用的重物的质量为 1.00 kg.实验中得到一条点迹清晰的纸带，如图 5-9-3 所示.把第一个点记作 O，另选连续的 4 个点 A、B、C 、D 作为测量的点.经测量知道 A、B、C 、 D 各点到 O 点的距离分别为 62.99 cm、70.18 cm、77.76 cm、85.73 cm.根据以上数据，可知重物由 O 点运动到 C 点，重力势能的减少量等于_J，动能的增加量等于_J(取三位有效数字 ).图 5-9-3 上教考资源网 助您教考无忧版权所有中国教育考试资源网解析：C 点到 O 的距离 hc=77.76 cm，由此可知重力势能减少量为 mghc=1.009.8077.76
10、10-2 J=7.62 J.但不能错误地认为动能增加量也为 7.62 J.需知验证机械能守恒的实验中，一不能运用机械能守恒；二即使算得了动能增量也不一定等于 7.62 J.vc 可用公式 vc= ThBD2来求，式中hBD=hD-hb=15.55 cm，T=0.02 s，得 vc= ThBD2= 0.5110-2 m/s=3.89 m/s.动能增量为： 21mvc2= 1.00(3.89)2 J=7.57 J答案：7.62 7.574.在“验证机械能守恒定律” 的实验中，重物质量 m=1 kg，纸带上打的点如图 5-9-4 所示，打点计时器外接 50 Hz 的低压交流电源.(1)纸带的哪一端与
11、重物相连?(2)打点计时器打下 B 点时重物的速度是多少?(3)若取 g=9.8 m/s2，则从起点 O 到打 B 点的过程中机械能是否守恒?通过计算验证.图 5-9-4解析：（1）左端，因为重物与第一个点最近.（2）v b= 02.)14367(TAC10-2 m/s=0.98 m/s.（3）重锤重力势能的减少量为：E p=mgh=19.85.0110-2 J=0.49 J重锤动能的增加量为：E k= mvb2= 10.982 J=0.48 J在实验误差允许的范围内，可认为 Ep=Ek，机械能守恒.答案：（1）左端 （2）0.98 m/s （3）机械能守恒5.在利用重物做自由落体运动“验证机
12、械能守恒定律”的实验中：(1)下列操作步骤中不必要和错误的是哪些?说明原因.A.电火花计时器接到 220 V 交流电源上B.用天平测出重物的质量C.在释放纸带的同时接通电源开关使纸带上打出点D.根据测量结果，计算重物下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能（2）利用这个实验也可以测出重锤下落的加速度 a，如图 595 所示.根据纸带，选取连续打出的 5 个点 A、B、C、D、E，测出点 A 距起始点 O 的距离为 s0，点 A 和 C 间的距离为 s1，点C 和 E 间的距离为 s2，使用的交流电频率为 f,则根据已知的数据和条件，可求得加速度a=_. 上教考资源网 助您教考无忧版权所有中国
13、教育考试资源网图 5-9-5(3)在“验证机械能守恒定律”的实验中发现，重锤重力势能的减少量总是大于其动能的增加量，主要原因是重锤在下落过程中存在着阻力作用.若已知当地重力加速度值为 g，为求受到的阻力大小，还需要测量的物理量是_.试用题中的已知数据和还需要测量的物理量表示重锤在下落过程中受到的平均阻力大小.解析：（1）B 没有必要，因为不需要计算机械能的具体数值，只要 21v2=gh 成立，就可验证机械能守恒.C 错误，应先接通电源，然后放纸带，要待打点计时器工作稳定后放开纸带.（2）根据 s2-s1=a(2T)2，得到 a= 214Ts，又 a= 214Ts，T= f，联立解得 a= 4)
14、(212fs.（3）若已知当地重力加速度值为 g，为求受到的阻力大小，还需要测量的物理量是重锤的质量 m.设重锤受到的平均阻力为 FF，由牛顿第二定律得：mg-F F=ma所以 FF=m(g-a)=mg- 4)(212fs.答案：（1）B 没有必要，C 错误；原因见解析（2）a= 4)(212fs（3）重锤的质量 m FF=mg- 4)(212fs6.有位同学用落体法做“验证机械能守恒定律”的实验，他挑选一条第 1、2 两点之间的距离最接近 2 mm 的纸带进行处理.设第一个点为 A，第 n 个点为 B，测量出 AB 之间的距离为 h，因为从开始下落到 B 点经过打点计时器的时间是 (n-1)
15、0.02 s，所以根据自由落体运动的规律得 vb=gt=0.02g(n-1).如果有 mgh= 21mvb2，即可认为验证了机械能守恒定律 .这位同学的验证思路对吗?解析及答案：这位同学用 v=gt 来计算 B 点通过打点计时器时重物的速度是不妥当的 .因为从这个速度公式可以直接推导出机械能守恒的结论，设重物在 t 时间内的平均速度是 2Bv，vb=gt= hg= Bv2， 1vb2=gh，即 mvb2=mgh.在验证某一个物理定律的实验中，用到一个可 上教考资源网 助您教考无忧版权所有中国教育考试资源网直接推导出该物理规律(即和该物理定律等价 )的公式在逻辑上是不恰当的 .根据匀速直线运动某一段时间上的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度这一规律计算各点对应的瞬时速度，没有用到重力加速度 g，所以在比较 21v2 和 gh 的大小时，不存在逻辑上的问题.7.在“验证机械能守恒定律” 的实验中： (1)某同学用如图 596 甲所示装置进行
