?微專(zhuān)題45　實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律
1．要明確“誰(shuí)”在“哪個(gè)過(guò)程”中機(jī)械能守恒，列出守恒方程，明確要測(cè)量的物理量.2.實(shí)驗(yàn)時(shí)盡量減小各種阻力的影響，以滿足機(jī)械能守恒的條件．
1．(2023·河北省部分高中開(kāi)學(xué)考試)某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．

(1)下列做法正確的有________(填正確答案標(biāo)號(hào))；
A．使用的電源是直流電源
B．必須使用天平測(cè)出重物的質(zhì)量
C．必須使用秒表測(cè)量重物下落的時(shí)間
D．釋放紙帶前，應(yīng)讓重物盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器
(2) 如圖乙為選取的一條符合實(shí)驗(yàn)要求的紙帶(部分紙帶未畫(huà)出)，其中O點(diǎn)為起始點(diǎn)，A、B、C、D、E、F、G均為連續(xù)打出的點(diǎn)．已知打點(diǎn)周期為T(mén)，重力加速度為g.

①?gòu)募垘现苯訙y(cè)出各點(diǎn)間的距離，利用下列測(cè)量值能驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的有______(填正確答案標(biāo)號(hào))；
A．OE、OF和OG的長(zhǎng)度
B．OA和AC的長(zhǎng)度
C．OF和FG的長(zhǎng)度
D．AC、BF和EG的長(zhǎng)度
②若已知OF的長(zhǎng)度為h1，EG的長(zhǎng)度為h2，選取從O點(diǎn)到F點(diǎn)的過(guò)程來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，請(qǐng)用題中所給的符號(hào)寫(xiě)出需要驗(yàn)證的表達(dá)式為gh1＝________；
(3)某同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)時(shí)打出的紙帶，測(cè)量出了各計(jì)數(shù)點(diǎn)到起始點(diǎn)的距離h，算出了各計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度v，然后以h為橫軸、v2為縱軸作出了如圖丙所示的圖線，發(fā)現(xiàn)圖線明顯未過(guò)原點(diǎn)O，其主要原因可能是________(填正確答案前的字母)．

A．重物下落時(shí)受到阻力
B．電源的頻率偏高
C．先松開(kāi)紙帶，后接通電源
D．利用公式v＝計(jì)算重物速度
答案　(1)D　(2)①AD?、?)2或()2　(3)C
解析　(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)用交流電源，故A錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)中用mgh＝mv2來(lái)驗(yàn)證重物的機(jī)械能是否守恒，所以可以不用測(cè)出重物的質(zhì)量，故B錯(cuò)誤；打點(diǎn)計(jì)時(shí)器本身就是一種計(jì)時(shí)工具，所以不需用秒表計(jì)時(shí)，故C錯(cuò)誤；為充分利用紙帶，釋放紙帶前，應(yīng)讓重物盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，故D正確．
(2)①依題所給數(shù)據(jù)，可以測(cè)出點(diǎn)F與初始點(diǎn)O的距離，同時(shí)根據(jù)E、G兩點(diǎn)間距、測(cè)得這兩點(diǎn)間的平均速度、即為點(diǎn)F的瞬時(shí)速度，最后用mghOF＝mvF2進(jìn)行驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒，故A正確；
已知OA和AC的長(zhǎng)度，可測(cè)得B點(diǎn)的瞬時(shí)速度、可表示出重物動(dòng)能的增加量，但不知B與O點(diǎn)間距、重物的重力勢(shì)能的減小量無(wú)從得知，無(wú)法進(jìn)行驗(yàn)證，故B錯(cuò)誤；
若已知OF和FG的長(zhǎng)度，依題意，可知O、F的間距，可以表示出重物的重力勢(shì)能的減小量，但由所給條件無(wú)法測(cè)得F點(diǎn)的瞬時(shí)速度，所以重物動(dòng)能的變化量無(wú)從得知，無(wú)法進(jìn)行驗(yàn)證，故C錯(cuò)誤；
根據(jù)AC和EG的長(zhǎng)度，可知B、F兩點(diǎn)的瞬時(shí)速度、進(jìn)而可得重物經(jīng)過(guò)這兩點(diǎn)動(dòng)能的增加量；同時(shí)也知BF的間距，所以可測(cè)重物經(jīng)過(guò)B、F兩點(diǎn)重力勢(shì)能的減少量，所以能驗(yàn)證，故D正確．
②F點(diǎn)的瞬時(shí)速度為v＝，則機(jī)械能守恒的表達(dá)式為mgh1＝mv2＝m()2，即gh1＝()2＝()2
(3)重物下落時(shí)受到阻力時(shí)，假定阻力為Ff，則有(mg－Ff)h＝mv2，則有v2＝2(g－)h，可知，如果Ff恒定，圖線過(guò)原點(diǎn)，故A錯(cuò)誤；
在測(cè)某點(diǎn)的瞬時(shí)速度時(shí)，根據(jù)的是勻變速直線運(yùn)動(dòng)的平均速度等于中點(diǎn)時(shí)刻的瞬時(shí)速度，即v＝，如果電源的頻率偏高，則打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的實(shí)際周期偏小，但計(jì)算時(shí)仍采用原周期，導(dǎo)致所測(cè)速度偏小，所以這樣得到的圖線應(yīng)該向下偏移不過(guò)原點(diǎn)，與圖中不符，故B錯(cuò)誤；
由題圖丙知，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打第一點(diǎn)時(shí)重物已有速度，其原因可能是先放紙帶后接通電源所致，故C正確；
本實(shí)驗(yàn)不能直接用公式v＝來(lái)求解瞬時(shí)速度，否則就體現(xiàn)不了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，而變成了理論推導(dǎo)；另一方面，利用公式v＝計(jì)算重物速度，兩邊平方后可知v2－h(huán)圖線一定會(huì)過(guò)原點(diǎn)，故D錯(cuò)誤．
2．某實(shí)驗(yàn)小組用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．

甲
(1)某同學(xué)按照正確操作得到紙帶如圖乙所示，其中O是起始點(diǎn)，M、N、P為從合適位置開(kāi)始選取的打出點(diǎn)中的連續(xù)三個(gè)點(diǎn)，打點(diǎn)頻率為50 Hz，該同學(xué)用毫米刻度尺測(cè)量O到M、N、P各點(diǎn)的距離，并記錄在圖中，重物的質(zhì)量為m＝0.1 kg，重力加速度g＝9.8 m/s2.根據(jù)圖中所得的數(shù)據(jù)，從O點(diǎn)到N點(diǎn)，重物重力勢(shì)能的減少量為ΔEp＝__________ J，其動(dòng)能的增加量為ΔEk＝__________J．(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)

(2)若測(cè)出紙帶上所有各點(diǎn)到O點(diǎn)之間的距離x，根據(jù)紙帶算出各點(diǎn)的速度v，則以v2為縱軸、x為橫軸畫(huà)出的圖像是下圖中的__________．


答案　(1)0.185 　0.184　(2)C
解析　(1)從O點(diǎn)到N點(diǎn)，重物重力勢(shì)能的減少量為ΔEp＝mgxON≈0.185 J
其動(dòng)能的增加量為ΔEk＝mvN2≈0.184 J
(2)由機(jī)械能守恒定律得mgx＝mv2
可知v2＝2gx
所以v2－x圖像為過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤．
3.用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，輕桿兩端固定兩個(gè)大小相等但質(zhì)量不相等的小球P、Q，桿的正中央有一光滑的水平轉(zhuǎn)軸O，使桿能在豎直面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)．O點(diǎn)正下方有一光電門(mén)，小球通過(guò)軌跡最低點(diǎn)時(shí)，球心恰好通過(guò)光電門(mén)．已知重力加速度為g.


(1)用游標(biāo)卡尺測(cè)得小球的直徑如圖乙所示，則小球的直徑d＝________cm；
(2)PQ從水平位置由靜止釋放，當(dāng)小球P通過(guò)最低點(diǎn)時(shí)，與光電門(mén)連接的數(shù)字計(jì)時(shí)器顯示的擋光時(shí)間為Δt，則小球P經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)的速度v＝________(用物理量符號(hào)表示)；
(3)小球P通過(guò)最低點(diǎn)時(shí)，測(cè)得兩小球P、Q球心間距離為L(zhǎng)，小球P的質(zhì)量是2m，Q的質(zhì)量 為m，則PQ系統(tǒng)重力勢(shì)能的減少量ΔEp＝________.動(dòng)能的增加量為ΔEk.若在誤差允許范圍內(nèi)，總滿足ΔEp________(選填“”)ΔEk，則可證得系統(tǒng)機(jī)械能守恒.
答案　(1)0.915　(2)　(3)mgL?。?br /> 解析　(1)20分度的游標(biāo)卡尺的精確度為0.05 mm；其讀數(shù)為10 mm＋0.05×10 mm＝10.50 mm＝1.050 cm.
(2)小球通過(guò)最低點(diǎn)的速度為v＝
(3)小球P通過(guò)最低點(diǎn)時(shí)．系統(tǒng)重力勢(shì)能的減少量為ΔEp＝2mg－mg＝.在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，當(dāng)系統(tǒng)減少的重力勢(shì)能等于增加的動(dòng)能時(shí)，即可驗(yàn)證系統(tǒng)的機(jī)械能守恒．
4．(2023·北京市十一學(xué)校模擬)兩位同學(xué)做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)．

(1)小紅同學(xué)采用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置．
①在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是________；
A．實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源再釋放紙帶
B．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、天平和刻度尺是實(shí)驗(yàn)中必須使用的儀器
C．紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的兩個(gè)限位孔要在同一豎直線上
D．重物的密度大小不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果
②在一次實(shí)驗(yàn)中，質(zhì)量1 kg的重物自由下落，在紙帶上打出一系列的點(diǎn)，如圖乙所示．紙帶相鄰兩個(gè)點(diǎn)之間時(shí)間間隔為0.02 s，從起點(diǎn)O到打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B的過(guò)程中，重物動(dòng)能的增加量ΔEk＝________J(保留兩位有效數(shù)字)；設(shè)這一過(guò)程中重物的重力勢(shì)能減小量為ΔEp，則應(yīng)該有大小關(guān)系ΔEp________ΔEk(填“大于”“等于”或“小于”)，這是因?yàn)開(kāi)_______．

(2)小明同學(xué)采用如圖丙所示的實(shí)驗(yàn)裝置．實(shí)驗(yàn)前，將氣墊導(dǎo)軌調(diào)至水平，測(cè)出遮光條的寬度為d，并將滑塊移到圖示位置，測(cè)出遮光條到光電門(mén)的距離為l.釋放滑塊，讀出遮光條通過(guò)光電門(mén)的擋光時(shí)間為t.多次改變光電門(mén)的位置，每次均令滑塊自同一點(diǎn)開(kāi)始滑動(dòng)，測(cè)量相應(yīng)的l與t值，結(jié)果如下表所示：


1
2
3
4
5
l(m)
0.600
0.800
1.000
1.200
1.400
t(ms)
8.22
7.17
6.44
5.85
5.43
(×104s－2)
1.48
1.95
2.41
2.92
3.39
①所測(cè)數(shù)據(jù)已在圖丁所示的－l坐標(biāo)系中標(biāo)出，請(qǐng)根據(jù)數(shù)據(jù)點(diǎn)畫(huà)出－l關(guān)系圖線；
②小明同學(xué)進(jìn)一步觀察到－l圖線是一條過(guò)原點(diǎn)的直線，于是就判斷實(shí)驗(yàn)中系統(tǒng)的機(jī)械能守恒．你是否同意他的觀點(diǎn)？若同意，說(shuō)明理由；若不同意，請(qǐng)補(bǔ)充必要的步驟________．

答案　(1)①AC?、?.48　大于　重物下落過(guò)程要克服摩擦阻力和空氣阻力做功，機(jī)械能減小，重力勢(shì)能的減少量大于動(dòng)能的增加量　(2)①見(jiàn)解析圖　②見(jiàn)解析
解析　(1)①實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源再釋放紙帶，故A正確；
打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、刻度尺是實(shí)驗(yàn)中必須使用的儀器，天平不需要，重力勢(shì)能表達(dá)式和動(dòng)能表達(dá)式里都有質(zhì)量，可約掉，故不需測(cè)量質(zhì)量，不需要天平，故B錯(cuò)誤；
為減小摩擦阻力，紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的兩個(gè)限位孔要在同一豎直線上，故C正確；
為減小空氣阻力的影響，重物的密度要大，體積要小，故D錯(cuò)誤．
②打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B的瞬時(shí)速度為vB＝＝ m/s＝0.98 m/s
重物動(dòng)能的增加量為ΔEk＝mvB2－0＝0.48 J
因?yàn)槟Σ磷枇涂諝庾枇ψ鲐?fù)功，使得機(jī)械能減小，重力勢(shì)能的減少量應(yīng)大于動(dòng)能的增加量．
(2)①如圖所示，用一條直線擬合這些點(diǎn)，讓盡量多的點(diǎn)分布在線上，不在線上的點(diǎn)要均勻分布在線的兩側(cè)．

②不同意．設(shè)滑塊和擋光條的總質(zhì)量為M，砝碼和托盤(pán)的總質(zhì)量為m，擋光條的寬度為d，若機(jī)械能守恒，有：(M＋m)()2＝mgl
可得＝l，
需要驗(yàn)證圖丁中的斜率是否等于，故還需要測(cè)量M、m、d的值．
5．(2023·河南省名校聯(lián)盟模擬)某實(shí)驗(yàn)小組用如圖甲所示裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．光電門(mén)1、光電門(mén)2固定在鐵架臺(tái)上，兩光電門(mén)分別與數(shù)字計(jì)時(shí)器連接．當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間.

(1)實(shí)驗(yàn)前先用螺旋測(cè)微器測(cè)量小球的直徑，示數(shù)如圖乙所示，則小球直徑為d＝________mm；
(2)讓小球從光電門(mén)1正上方某位置由靜止釋放，小球通過(guò)光電門(mén)1和光電門(mén)2時(shí)，小球的擋光時(shí)間分別為t1、t2，則小球通過(guò)光電門(mén)1時(shí)的速度大小為v1＝________(用所給物理量的符號(hào)表示)；要驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，還需要測(cè)量的物理量是________(寫(xiě)出對(duì)應(yīng)物理過(guò)程物理量符號(hào))；
(3)改變小球在光電門(mén)1上方釋放的位置，重復(fù)實(shí)驗(yàn)多次，測(cè)得多組通過(guò)光電門(mén)1和光電門(mén)2的擋光時(shí)間t1、t2，作－圖像，如果圖像的斜率為_(kāi)_______，圖線在縱軸的截距為_(kāi)_______(用題目中相關(guān)物理量符號(hào)表示)，則機(jī)械能守恒定律得到驗(yàn)證．
答案　(1)3.289(3.287～3.289均可)　(2)　兩個(gè)光電門(mén)的高度差h　(3)1　
解析　(1)螺旋測(cè)微器的固定刻度為3 mm，可動(dòng)刻度讀數(shù)為0.01×28.9 mm＝0.289 mm，所以最終讀數(shù)為3.289 mm；
(2)小球通過(guò)光電門(mén)1的速度為
v1＝
要驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，即驗(yàn)證
mgh＝m()2－m()2
是否成立，因此還需要測(cè)量?jī)蓚€(gè)光電門(mén)的高度差h；
(3)由上可得mgh＝m()2－m()2
得到：＝＋，因此如果圖像的斜率為1，圖線在縱軸的截距為，則機(jī)械能守恒定律得到驗(yàn)證．

相關(guān)試卷

2024屆高考物理新一輪復(fù)習(xí)專(zhuān)題強(qiáng)化試卷：第六章 實(shí)驗(yàn)七　驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律：

這是一份2024屆高考物理新一輪復(fù)習(xí)專(zhuān)題強(qiáng)化試卷：第六章 實(shí)驗(yàn)七　驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，共5頁(yè)。

(新高考)高考物理一輪復(fù)習(xí)課時(shí)加練第6章　微專(zhuān)題45　實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 (含解析)：

這是一份(新高考)高考物理一輪復(fù)習(xí)課時(shí)加練第6章　微專(zhuān)題45　實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 (含解析)，共8頁(yè)。

2023版高考物理總復(fù)習(xí)之加練半小時(shí) 第六章 微專(zhuān)題45 實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律：

這是一份2023版高考物理總復(fù)習(xí)之加練半小時(shí) 第六章 微專(zhuān)題45 實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，共6頁(yè)。

英語(yǔ)朗讀寶

相關(guān)試卷 更多

高考物理微專(zhuān)題小練習(xí)專(zhuān)題45實(shí)驗(yàn)：用單擺測(cè)定重力加速度含答案

高考物理微專(zhuān)題小練習(xí)專(zhuān)題45實(shí)驗(yàn)：用單擺測(cè)定重力加速度含答案
高考物理微專(zhuān)題小練習(xí)專(zhuān)題37實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律含答案

高考物理微專(zhuān)題小練習(xí)專(zhuān)題37實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律含答案
2023屆高考物理加練必刷題（新高考版）第六章 微專(zhuān)題45　實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律【解析版】

2023屆高考物理加練必刷題（新高考版）第六章 微專(zhuān)題45　實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律【解析版】
2023屆高考一輪復(fù)習(xí)（老高考）第六章 微專(zhuān)題45 實(shí)驗(yàn)：探究動(dòng)能定理【解析版】

2023屆高考一輪復(fù)習(xí)（老高考）第六章 微專(zhuān)題45 實(shí)驗(yàn)：探究動(dòng)能定理【解析版】
資料下載及使用幫助
版權(quán)申訴
版權(quán)申訴
若您為此資料的原創(chuàng)作者，認(rèn)為該資料內(nèi)容侵犯了您的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，請(qǐng)掃碼添加我們的相關(guān)工作人員，我們盡可能的保護(hù)您的合法權(quán)益。
入駐教習(xí)網(wǎng)，可獲得資源免費(fèi)推廣曝光，還可獲得多重現(xiàn)金獎(jiǎng)勵(lì)，申請(qǐng) 精品資源制作， 工作室入駐。
版權(quán)申訴二維碼
高中物理人教版 (2019)必修 第二冊(cè)電子課本

5 實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律

版本： 人教版 (2019)

年級(jí)： 必修 第二冊(cè)

切換課文
  • 課件
  • 教案
  • 試卷
  • 學(xué)案
  • 更多
所有DOC左下方推薦
歡迎來(lái)到教習(xí)網(wǎng)
  • 900萬(wàn)優(yōu)選資源，讓備課更輕松
  • 600萬(wàn)優(yōu)選試題，支持自由組卷
  • 高質(zhì)量可編輯，日均更新2000+
  • 百萬(wàn)教師選擇，專(zhuān)業(yè)更值得信賴(lài)
微信掃碼注冊(cè)
qrcode
二維碼已過(guò)期
刷新

微信掃碼，快速注冊(cè)

手機(jī)號(hào)注冊(cè)
手機(jī)號(hào)碼

手機(jī)號(hào)格式錯(cuò)誤

手機(jī)驗(yàn)證碼 獲取驗(yàn)證碼

手機(jī)驗(yàn)證碼已經(jīng)成功發(fā)送，5分鐘內(nèi)有效

設(shè)置密碼

6-20個(gè)字符，數(shù)字、字母或符號(hào)

注冊(cè)即視為同意教習(xí)網(wǎng)「注冊(cè)協(xié)議」及「隱私條款」
QQ注冊(cè)
手機(jī)號(hào)注冊(cè)
微信注冊(cè)

注冊(cè)成功

返回
頂部