《2018高中物理 第七章 机械能守恒定律 7.12 验证机械能守恒定律实验难点剖析练习 新人教版必修2.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2018高中物理 第七章 机械能守恒定律 7.12 验证机械能守恒定律实验难点剖析练习 新人教版必修2.doc(6页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、验证机械能守恒定律实验难点剖析(答题时间:30分钟)1. 在“验证机械能守恒定律”的实验中,下列物理量中要用工具测量和通过计算得到的有()A. 重锤的质量B. 重力加速度C. 重锤下落的高度D. 与重锤下落高度对应的重锤瞬时速度2. 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. 重物质量的称量不准会造成较大误差B. 重物质量选用得大些,有利于减小误差C. 重物质量选用得较小些,有利于减小误差D. 纸带下落和打点不同步会造成较大误差3. 利用图示装置进行“验证机械能守恒定律”的实验时,需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h。某班同学利用实验得到的
2、纸带,设计了以下四种测量方案:A. 用刻度尺测出物体下落的高度h,并测出下落时间t,通过vgt计算出瞬时速度vB. 用刻度尺测出物体下落的高度h,并通过v计算出瞬时速度vC. 根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度,等于这点前后相邻两点间的平均速度,测算出瞬时速度v,并通过h计算出高度hD. 用刻度尺测出物体下落的高度h,根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度,等于这点前后相邻两点间的平均速度,测算出瞬时速度v以上方案中只有一种正确,正确的是( )4. 有4条用打点计时器(所用交流电频率为50 Hz)打出的纸带A、B、C、D,其中一条是做“验证机械能守恒定律”实验时打出的。为找出该纸带
3、,某同学在每条纸带上取了点迹清晰的、连续的4个点,用刻度尺测出相邻两个点间距离依次为s1、s2、s3。请你根据下列s1、s2、s3的测量结果确定该纸带为(已知当地的重力加速度为9.791 m/s2)()A. 61.0 mm65.8 mm70.7 mmB. 41.2 mm45.1 mm53.0 mmC. 49.36 mm53.5 mm57.3 mmD. 60.5 mm61.0 mm60.6 mm5. 如图为验证机械能守恒定律的实验装置示意图。现有的器材为:带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、天平。回答下列问题:(1)为完成此实验,除了所给的器材,还需要的器材有_。(填入正确选项前
4、的字母)A. 米尺 B. 秒表C. 012 V的直流电源 D. 012 V的交流电源(2)实验中误差产生的原因有_。(答出三点即可)6. 用电磁打点计时器做“验证机械能守恒定律”的实验中,有下列操作:A. 用刻度尺测出选定的0到1,2,3,点之间的距离,查出当地的g值B. 在支架上竖直架好打点计时器C. 测出重锤的质量D. 算出各对应点的势能和动能,并通过比较得出结论E. 提着纸带,使重锤静止在靠近打点计时器的地方F. 把电池接到打点计时器的接线柱上G. 将50 Hz低压电源接到打点计时器的接线柱上H. 接通电源再松开纸带请你选出其中正确的操作步骤,并排出合理的操作顺序_。(写字母填写)7.
5、如图所示,两个质量分别为m1和m2的物块A和B,分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端(m1m2),1、2是两个光电门。用此装置验证机械能守恒定律。(1)实验中除了记录物块B通过两光电门时的速度v1、v2外,还需要测量的物理量是_。(2)用已知量和测量量写出验证机械能守恒定律的表达式_。8. 某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律。频闪仪每隔0.05 s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(当地重力加速度取9.8 m/s2,小球质量m0.2 kg,结果保留三位有效数字):时刻t2t3t4t5速度(m/s)5.595.084.58(1)由频闪照片上的数据
6、计算t5时刻小球的速度v5_m/s。(2)从t2到t5时间内,重力势能增量Ep_J,动能减少量Ek_J。(3)在实验误差允许的范围内,若Ep与Ek近似相等,从而验证了机械能守恒定律。由上述计算得Ep_Ek(选填“”“”或“”),造成这种结果的主要原因是_。9. 某实验小组在做“验证机械能守恒定律”实验中,提出了如图所示的甲、乙两种方案:甲方案为用自由落体运动进行实验,乙方案为用小车在斜面上下滑进行实验。(1)组内同学对两种方案进行了深入的讨论分析,最终确定了一个大家认为误差相对较小的方案,你认为该小组选择的方案是_,理由是_。(2)若该小组采用图甲的装置打出了一条纸带如图所示,相邻两点之间的时
7、间间隔为0.02 s,请根据纸带计算出B点的速度大小为_m/s。(结果保留三位有效数字)(3)该小组内同学根据纸带算出了相应点的速度,作出v2h图线如图所示,请根据图线计算出当地的重力加速度g_m/s2。(结果保留两位有效数字)10. DIS实验是利用现代信息技术进行的实验。老师上课时“用DIS研究机械能守恒定律”的装置如图甲所示,在某次实验中,选择DIS以图象方式显示实验的结果,所显示的图象如图乙所示。图象的横轴表示小球距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。试回答下列问题: (1)图乙的图象中,表示小球的重力势能Ep、动能Ek、机械能E随小球距D点的高度h变化关系的
8、图线分别是_(按顺序填写相应图线所对应的文字)。(2)根据图乙所示的实验图象,可以得出的结论是_。1. CD 解析:通过实验原理可知,重锤下落高度要用毫米刻度尺直接量出,下落这一高度时对应的速度用平均速度求出,故需用工具测量的是C,通过计算得到的是D。2. BD 解析:从需要验证的关系式ghn看,与重物质量无关,A错误;当重物质量大一些时,空气阻力的影响就小一些,B正确,C错误;纸带先下落而后打点,此时,纸带上最初两点的点迹间隔较正常时略大,用此纸带进行数据处理,其结果是重物在打第一个点时就有了初动能,因此重物动能的增加量比重物重力势能的减少量大,D正确。3. D 解析:在验证机械能守恒定律的
9、实验中不能将物体下落的加速度看做g,只能把它当做未知的定值,所以正确方案只有D项。4. C 解析:验证机械能守恒定律采用重锤的自由落体运动实现,所以相邻的0.02 s内的位移增加量为sgT29.7910.022 m3.9 mm,A中位移之差分别为4.8mm,4.9mm;B中位移之差为3.9mm,7.9mm;C中位移之差为3.9mm,3.8mm;D中位移之差为0.5mm,0.6mm;故符合条件的为C。答案为C。5. (1)AD (2)见解析 解析:(1)用米尺测量纸带上打出点间的长度,用交流电源供打点计时器使用,打点计时器接直流电源无法工作。此实验中无需测出重物下落的时间,故不需要秒表。(2)纸
10、带与打点计时器之间有摩擦;用米尺测量纸带上点的位置时读数有误差;计算势能变化时,选取始末两点距离过近;交流电频率不稳定等,这些因素都会对实验数据产生影响。6. BGEHAD 解析:要验证机械能是否守恒,只须验证v2是否与gh相等,而不需要测重锤的质量,因此C步操作不必要;打点计时器必须使用交流电源,因此不能接在电池上,F步骤操作错误。合理的操作顺序是BGEHAD。7.(1)A、B两物块的质量m1和m2,两光电门之间的距离h(2)(m1m2)gh(m1m2)(v22v12)解析:物块A、B运动过程中,若系统的机械能守恒,则有m1ghm2gh(m1m2)(v22v12),所以除了记录物体B通过两光
11、电门时的速度v1、v2外,还需要测的物理量有:m1和m2,两光电门之间的距离h。8.(1)4.08(2)1.421.46 (3)存在空气阻力解析:(1)用中间时刻速度的计算方法计算,得v5 m/s4.08 m/s(2)从t2到t5时间内Epmgh0.29.8(26.6824.1621.66)102 J1.42 JEkm(v22v52)0.2(5.5924.082) J1.46 J(3)由于空气阻力的存在,故EpEk9.(1)见解析(2)1.37(3)9.8解析:(1)甲采用乙方案时,由于小车与斜面间存在摩擦力的作用,且不能忽略,所以小车在下滑的过程中机械能不守恒,故乙方案不能用于验证机械能守恒定律。(2)vBm/s1.37 m/s。(3)因为mghmv2,所以g,k为图线的斜率,求得g9.8 m/s2。10.(1)乙、丙、甲(2)在误差允许的范围内,在只有重力做功的情况下,小球的机械能守恒解析:(1)小球由A到D过程中重力势能减小,动能增加,由题图乙的图象知机械能总量不变,故表示小球的重力势能Ep、动能Ek、机械能E随小球距D点的高度h变化关系的图线分别是乙、丙、甲。(2)由实验结果知:在误差允许的范围内,在只有重力做功的情况下,小球的机械能守恒。