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2019-2020年高中物理第七章机械能守恒定律第9节验证机械能守恒定律课时作业含解析新人教版必修基础夯实1.在“验证机械能守恒定律”实验中,纸带将被释放瞬间的四种情况如照片所示,其中最合适的是 D 2.在“验证机械能守恒定律”的实验中,下面列出一些实验步骤A.用天平称出重物和夹子的重量B.把重物系在夹子上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,让夹子靠近打点计时器静止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6V电源不接通E.把打点计时器固定在桌边的铁架台上,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.更换纸带,重新进行两次K.在三条纸带中选出较好的一条L.进行计算,得出结论,完成报告M.拆下导线,整理器材以上步骤中,不必要的有__A、G__,正确步骤的合理顺序是__EDBCHIJMKFL__填写字母解析只为了验证机械能守恒,没必要称量重物的质量打点计时器本身就是计时仪器,不再需要秒表3.闽侯二中、闽清高中、永泰二中、连侨中学、长乐二中xx~xx学年高一下学期联考用打点计时器“验证机械能守恒定律”的实验装置如图所示1按照图示的装置安装器件时,应将打点计时器接到电源的__交流__填“直流”或“交流”输出端上2开始打点计时的时候,两个操作步骤“接通电源”和“松开纸带”的顺序应该是先__接通电源__3某同学在使用质量为m的重物来验证“机械能守恒定律”的实验中,在选定的纸带上依次取计数点如图所示纸带上所打的点记录了重物在不同时刻的位置,那么纸带的__左__端填“左”或“右”与重物相连4某同学上交的实验报告显示重锤的动能略大于重锤的势能,则出现这一问题的原因可能是 B A.重锤的质量测量错误B.该同学自编了实验数据C.交流电源的频率不等于50HzD.重锤下落时受到的阻力过大解析1打点计时器需接交流电源,2开始打点时应先接通电源再松开纸带,3由纸带可看出左端与重物相连,4由于存在摩擦阻力重锤的势能应略大于动能,不可能存在动能大于势能的情况4.用如图甲实验装置验证m
1、m2组成的系统机械能守恒m2从高处由静止开始下落,m1上拖着的纸带打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律图乙给出的是实验中获取的一条纸带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,计数点间的距离如图所示已知m1=50g,m2=150g,打点计时器工作频率为50Hz,则g取10m/s2,结果保留两位有效数字1纸带上打下计数点5时的速度v=__
2.4__m/s;2在打0~5的过程中系统动能的增量ΔEk=__
0.58__J,系统势能的减少量ΔEp=__
0.60__J,由此得出的结论是__在误差允许的范围内,m
1、m2组成的系统机械能守恒__3若某同学作出v2-h图象如图丙所示,则当地的重力加速度g′=__
9.7__m/s2解析1在纸带上打下计数点5时的速度大小为v==×10-2m/s=
2.4m/s2在打点0~5过程中系统动能的增量为ΔEk=m1v2+m2v2-0=×50×10-3×
2.42J+×150×10-3×
2.42J-0≈
0.58J系统重力势能的减少量为ΔEp=m2gh05-m1gh05=150×10-3×10×
38.40+
21.60×10-2J-50×10-3×10×
38.40+
21.60×10-2J=
0.60J实验结果表明,在误差允许的范围内,m
1、m2组成的系统重力势能的减少量等于动能的增加量,即系统的机械能守恒3m
1、m2组成的系统机械能守恒,则m2g′h-m1g′h=m2v2+m1v2-0,整理得v2=g′h可见,重力加速度g′大小等于-h图象斜率的2倍,则g′=2×m/s2=
9.7m/s2能力提升1.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
0.05s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取
9.8m/s2,小球质量m=
0.2kg,计算结果保留三位有效数字时刻t2t3t4t5速度m·s-
14.
994.
483.981由频闪照片上的数据计算t5时刻小球的速度v5=__
3.48__m/s;2从t2到t5时间内,重力势能增量ΔEp=__
1.24__J,动能减少量ΔEk=__
1.28__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____ΔEk选填“”“”或“=”,造成这种结果的主要原因是__存在空气阻力__解析1t5时刻小球的速度v5=×10-2m/s=
3.48m/s;2从t2到t5时间内,重力势能增量ΔEp=mgh25=
0.2×
9.8×
23.68+
21.16+
18.66×10-2J=
1.24J,动能减少量ΔEk=mv-mv=
1.28J;3ΔEpΔEk,造成这种结果的主要原因是上升过程中存在空气阻力2.“验证机械能守恒定律”的实验可以采用如图所示的甲或乙方案来进行1比较这两种方案,__甲__选填“甲”或“乙”方案好些2下图是某种方案得到的一条纸带,测得每两个计数点间距离如图所示,已知每两个计数点之间的时间间隔T=
0.1s,物体运动的加速度a=__
4.83__m/s2;该纸带是采用__乙__选项“甲”或“乙”实验方案得到的3下图是采用甲方案时得到的一条纸带,在计算图中N点速度时,几位同学分别用下列不同的方法进行,其中正确的是 BC A.vN=gnT B.vN=C.vN=D.vN=gn-1T解析1比较甲、乙两种方案,乙方案中产生的阻力对实验的影响大于甲方案,因此应选的方案是甲2由题意得a==
4.83m/s,所以该纸带是采用乙实验方案得到的3计算N点速度应通过实验得到的纸带,经测量计算得出,所以应选B、C3.山东省潍坊市xx~xx学年高三模拟某同学用如图1所示的装置验证机械能守恒定律一根细线系住钢球,悬挂在铁架台上,钢球静止于A点,光电门固定在A的正下方在钢球底部竖直地粘住一片宽度为d的遮光条将钢球拉至不同位置由静止释放,遮光条经过光电门的挡光时间t可由计时器测出,取v=作为钢球经过A点时的速度记录钢球每次下落的高度h和计时器示数t,计算并比较钢球在释放点和A点之间的势能变化大小ΔEp与动能变化大小ΔEk,就能验证机械能是否守恒1用ΔEp=mgh计算钢球重力势能变化的大小,式中钢球下落高度h应测量释放时的钢球球心到__B__之间的竖直距离A.钢球在A点时的顶端B.钢球在A点时的球心C.钢球在A点时的底端2用ΔEk=mv2计算钢球动能变化的大小,用刻度尺测量遮光条宽度,示数如图2所示,其读数为__
1.
501.49~
1.51都算对__cm某次测量中,计时器的示数为
0.0100s,则钢球的速度为v=__
1.
501.49~
1.51都算对__m/s3下表为该同学的实验结果ΔEp×10-2J
4.
8929.
78614.
6919.
5929.38ΔEk×10-2J
5.
0410.
115.
120.
029.8他发现表中的ΔEp与ΔEk之间存在差异,认为这是由于空气阻力造成的你是否同意他的观点?请说明理由4请你提出一条减小上述差异的改进建议解析1要测量钢球下落的高度,应测量开始释放时钢球的球心到钢球在A点时球心的竖直距离,选B2根据题图可知,遮光条的宽度为d=
1.50cm,若计时器的示数为
0.0100s,则钢球的速度v==m/s=
1.50m/s3由于空气阻力的存在,钢球下落过程中克服空气阻力做功,因此动能的增加量会小于重力势能的减少量,而题中表格数值表明动能的增加量大于重力势能的减少量,显然误差不是由于空气阻力造成的,而是由遮光条在钢球的下面,测得的速度比钢球的实际速度大造成的4分别测出光电门和球心到悬点的长度L和l,计算ΔEk时,将v折算成钢球的速度v′=v答案3不同意,因为空气阻力会造成ΔEk小于ΔEp,但表中ΔEk大于ΔEp 4分别测出光电门和球心到悬点的长度L和l,计算ΔEk时,将v折算成钢球的速度v′=v点评本题考查验证机械能守恒定律,意在考查考生的综合实验能力。