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1、2022年高一物理下学期末复习分层达标训练 7.9实验：验证机械能守恒定律 新人教版1.下列关于“验证机械能守恒定律”实验的实验误差与操作正误的说法中,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，有利于减小误差 D先松开纸带让重锤下落,再让打点计时器工作，会造成较大差错 2.在“验证机械能守恒定律”的实验中一定不需测量或计算的物理量是( )A下落高度B瞬时速度C重物质量D时间3.某位同学做“验证机械能守恒定律”的实验，下列操作步骤中错误的是( )A.把电磁打点计时器固定在铁架台上，用导线连接到低压交流电源B.将连有重锤的纸带穿
2、过限位孔，将纸带和重锤提升到一定高度C.先释放纸带，再接通电源D.更换纸带，重复实验，根据记录处理数据4.用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律，实验所用的电源为学生电源，输出电压为6 V的交流电和直流电两种.重物从高处由静止开始下落，重物上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上的点的痕迹进行测量，即能验证机械能守恒定律. 下面列举了该实验的几个操作步骤：A.按照图示的装置安装器材；B.将打点计时器接到电源的直流输出端上；C.用天平测量出重物的质量；D.释放悬挂纸带的夹子，同时接通电源开关打出一条纸带；E.测量打出的纸带上某些点之间的距离；F.根据测量的结果计算重物下落过程中减少的重
3、力势能是否等于增加的动能.指出其中没有必要进行的或者操作不恰当的步骤，将其选项对应的字母填在下面的横线上，并说明其原因：_.5. 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(带夹子)、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_。6.(xx扬州高一检测)在用重锤下落来验证机械能守恒时，某同学按照正确的操作选的纸带如图所示。其中O是起始点，A、B、C、D、E是打点计时器连续打下的5个点，打点频率为50 Hz，该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C、D、E各点的距离，并记录在图中(单位：cm)(1)这五个数据中不符合读数要
4、求的是_(选填“A”“B”“C”“D”或“E”)点读数。(2)该同学用重锤在OC段的运动来验证机械能守恒，OC距离用h来表示，他用vC=计算与C点对应的重锤的瞬时速度，得到动能的增加量，这种做法_(选填“对”或“不对”)。(3)若O点到某计数点的距离用h表示，重力加速度为g，该点对应重锤的瞬时速度为v，则实验中要验证的等式为_。(4)若重锤质量m=2.0010-1 kg，重力加速度g=9.8 m/s2,由图中给出的数据，可得出从O点到打下D点，重锤重力势能的减少量为_J，动能的增加量为_J(均保留三位有效数字)。7.某次“验证机械能守恒定律”的实验中，用6 V、50 Hz 的打点计时器打出的一
5、条无漏点的纸带，如图所示，O点为重锤下落的起点，选取的计数点为A、B、C、D，各计数点到O点的长度已在图上标出，单位为毫米，重力加速度取9.8 m/s2，若重锤质量为1 kg。(1)打点计时器打出B点时，重锤下落的速度vB=_m/s，重锤的动能EkB=_J。(2)从开始下落算起，打点计时器打B点时，重锤的重力势能减小量为_J.(3)根据纸带提供的数据，在误差允许的范围内，重锤从静止开始到打出B点的过程中，得到的结论是_。8.用落体法验证机械能守恒定律的实验中：(1)运用公式对实验条件的要求是_，为达到此目的，所选择的纸带第1、2两点间的距离应接近_。(2)若实验中所用重锤的质量m1 kg，打点
6、纸带如图所示，打点时间间隔为0.02 s，则记录B点时，重锤的速度vB_m/s，重锤的动能Ek_J，从开始下落起至B点重锤的重力势能减少量是_J，由此可得出的结论是_。(3)根据纸带算出相关各点的速度v,量出下落距离h,则以为纵轴,以h为横轴画出的图象应是图中的哪一个( )答案解析1.【解析】选B、D。在“验证机械能守恒定律”的实验中，我们只需比较gh与的值即可验证机械能守恒定律是否成立，与重锤质量无关，因此A错误。若将重锤的质量选得大些,则在重锤下落过程中,空气阻力可忽略不计,有利于减小相对误差,所以B正确,C错误。先松开纸带而后打点,此时纸带上打第一个点的初速度已不为零,即打第一个点时已有
7、了初动能,重锤动能的增加量比重锤重力势能的减小量大,产生错误,D正确,故选B、D。2.【解析】选C。本实验需要验证mgh与的关系，所以不需要测量重物质量m，当所选两相邻计数点间还有点迹时，求瞬时速度时应计算时间，综上所述应选C。3.【解析】选C。根据验证机械能守恒定律的实验要求，应先接通电源，让打点计时器工作稳定后，再释放纸带，故C选项是错误的，A、B、D均符合实验要求，故选C。4.【解析】选B、C、D。步骤B是错误的，应该接到电源的交流输出端；步骤D是错误的，应该先接通电源，待打点稳定后再释放纸带；步骤C不必要，因为根据测量原理，重物的动能和势能中都包含了质量m，可以约去。答案：B、C、D
8、原因见解析5.【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定律，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.【解析】(1)B点读数不符合要求，B点读数估读到毫米，其他点读数估读到毫米的下一位。(2)不对。这样做犯了用机
9、械能守恒定律验证机械能守恒定律的错误。(3)验证机械能守恒定律，即验证(4)重锤重力势能的减少量Ep=mgh=2.0010-19.819.4110-2 J=0.380 J.D点的瞬时速度增加的动能答案：(1)B(2)不对(3)(4)0.3800.3767.【解析】(1)重锤下落的速度重锤在打出B点时的动能(2)打点计时器打B点时，重锤的重力势能减小量Ep减=mghOB=19.870.510-3 J=0.69 J(3)由(1)、(2)计算结果可知，重锤下落过程中，在实验允许的误差范围内，动能的增加量等于其重力势能的减少量，机械能守恒。答案：(1)1.170.68(2)0.69(3)机械能守恒8.
10、【解题指南】解答本题应把握以下两点：(1)明确重锤做自由落体运动，初速度为零。(2)建立与h的关系式，明确函数图象。【解析】(1)重锤从静止开始自由下落时,在0.02 s内的位移应为(2)此时重锤的动能为Ek=1(0.58)2 J=0.168 J,重锤的重力势能减少量为Ep=mgh=19.817.610-3 J=0.172 J。因此在误差允许的范围内,重锤的机械能守恒。(3)由机械能守恒定律可知,mgh=,即验证机械能守恒定律成立,只需验证即可。如以为纵坐标 ,h为横坐标,则图象应为过原点且斜率为g的直线,故选项C正确。答案：(1)打第一个点时重锤的初速度为零2 mm(2)0.580.1680.172在误差允许的范围内，重锤的机械能守恒(3)C 【总结提升】用落体法验证机械能守恒时的数据处理方法(1)公式法求瞬时速度:从打第一个点(初速度为零)开始,取不同的点得到几个高度差h1,h2,h3，再依据求出相应点的速度v1,v2,v3，逐个对比mghn与的关系。(2)图象法验证机械能守恒:由mgh=mv2得=gh,故可利用-h图象,通过分析所画图象是否为直线进行验证。
