2021高一物理-4.5-实验：验证机械能守恒定律-每课一练(-教科版必修2).docx

试验：验证机械能守恒定律 每课一练（ 教科版必修2）
1.(多选)下列关于“验证机械能守恒定律”试验的试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.先松开纸带让重物下落,再让打点计时器工作,会造成较大差错
2. 我国舰载飞机在“辽宁舰”上成功着舰后,某课外活动小组对舰载飞机利用阻拦索着舰的力学问题很感爱好。他们找来了木板、钢球、铁钉、橡皮条以及墨水,制作了如图所示的装置,预备定量争辩钢球在橡皮条阻拦下前进的距离与被阻拦前速率的关系。要达到试验目的,需直接测量的物理量是钢球由静止释放时的　　　　　和在橡皮条阻拦下前进的距离,还必需增加的一种试验器材是　　　　。忽视钢球所受的摩擦力和空气阻力,重力加速度已知,依据　　　　定律(定理),可得到钢球被阻拦前的速率。

3. 在“验证机械能守恒定律”的试验中,质量m=1kg的重物自由下落,在纸带上打出一系列的点,如图所示(相邻两计数点时间间隔为0.02s),那么：

(1)纸带的　　　　(选填“左”或“右”)端与重物相连；
(2)打点计时器打下计数点B时,重物的速度vB=　　　　；
(3)从起点O到打下计数点B的过程中重物重力势能削减量ΔEp=　　　　J,此过程中重物动能的增加量ΔEk=　　　　J(g取9.8m/s2)；
(4)通过计算,数值上ΔEp　　　　ΔEk(选填“>”“=”或“<”),这是由于____
___________________________________________________________________。
4. 在“验证机械能守恒定律”的试验中：所用电源的频率为50Hz。某同学选择了一条抱负的纸带,用刻度尺测得各计数点到O的距离(单位：mm)如图所示,图中O点是打点计时器打出的第一个点,A、B、C、D、E分别是每打两个点取出的计数点。

(1)从下列器材中选出试验所必需的,其编号为__________。
A.打点计时器(包括纸带)
B.重锤
C.天平
D.毫米刻度尺
E.秒表(或停表)
F.运动小车
(2)若重锤的质量为m,则重锤从开头下落到打B点时,削减的重力势能是　　　J,从重锤下落到打B点时增加的动能是　　　　　J,得到的结论是___________
________________________________________________________ 。
(取g=9.8m/s2,结果保留三位有效数字)
5. 某同学用图甲所示的试验装置验证机械能守恒定律。已知打点计时器所用电源的频率为50Hz,当地重力加速度大小为g=9.80m/s2。试验中该同学得到的一条点迹清楚的完整纸带如图乙所示,纸带上的第一个点记为O,另选连续的三个点A、B、C进行测量,图中给出了这三个点到O点的距离hA、hB和hC的值。回答下列问题(计算结果保留3位有效数字)：

(1)打点计时器打B点时,重物速度的大小vB=　　　　　　　　　m/s；
(2)通过分析该同学测量的试验数据,他的试验结果是否验证了机械能守恒定律?简要说明分析的依据。

答案解析
1.【解析】选B、D。在“验证机械能守恒定律”试验中,我们只需比较gh与v2的值即可验证机械能守恒定律是否成立,与重锤的质量无关,所以选项A错误；若重锤的质量选得大些,则在重锤下落过程中,空气阻力可忽视不计,有利于减小相对误差,所以选项B正确,选项C错误；先松开纸带再打点,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了初动能,重锤动能的增量比重锤重力势能的削减量大,产生错误,选项D正确。
2.【解析】要得到钢球被阻拦前的速度大小,依据动能定理(或机械能守恒定律)有mgh=mv2,需测钢球由静止释放时的高度h,故需增加的试验器材为刻度尺。
答案：高度　刻度尺　机械能守恒(动能)
3.【解析】(1)重物下落的过程中,重物的速度越来越大,打的点间距应当越来越大,故左端与重物相连。
(2)B点瞬时速度等于AC段的平均速度
vB==m/s=0.98m/s。
(3)重力势能削减量
ΔEp=mgh=1×9.8×0.050 1J≈0.491J。
动能的增加量ΔEk=m=×1×0.982J≈0.480J
(4)计算得出ΔEp>ΔEk。这是由于重物在下落过程中还需克服摩擦阻力做功。
答案：(1)左　(2)0.98m/s　(3)0.491　0.480　(4)>　重物在下落过程中还需克服摩擦阻力做功
4.【解析】(1)用打点计时器和纸带记录小车的运动状况,打点计时器是必需的,重锤是必需的,毫米刻度尺用于测量纸带上各计数点到第一个点的距离,是必需的。
(2)削减的重力势能mghB=1.91m
增加的动能m=m()2=1.88m
两者在误差许可的范围内,可看作相等。
答案：(1)A、B、D　(2)1.91m　1.88m　在试验误差允许的范围内,重锤的机械能守恒
5.【解析】(1)打点计时器打B点时重物速度的大小vB==
m/s=3.90m/s
(2)=7.61(m/s)2,ghB=7.70(m/s)2,由于
m≈mghB,近似验证了机械能守恒定律,或由
m<mghB得出其他合理的结论也可以。
答案：(1)3.90　(2)见解析
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