2020年高中物理课时训练(新人教必修二)7.9《实验：验证机械能守恒定律》6.docx

第七章第七章 第九节第九节 1.在在“验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律”的试验中，需要直接测量和间接测量的数据是重的试验中，需要直接测量和间接测量的数据是重物的物的()A质量质量 B下落时间下落时间 C下落高度下落高度 D瞬时速度瞬时速度 解析：解析：本试验要验证在只有重力做功的状况下，机械能守恒，从纸带上直接测本试验要验证在只有重力做功的状况下，机械能守恒，从纸带上直接测量物体下落的高度，并通过纸带上的点测定物体在某位置时的瞬时速度量物体下落的高度，并通过纸带上的点测定物体在某位置时的瞬时速度 答案：答案：CD 2在验证机械能守恒定律的试验中，对于自由下落的重物，下述选择的条件在验证机械能守恒定律的试验中，对于自由下落的重物，下述选择的条件更为有利的是更为有利的是()A只要足够重就可以只要足够重就可以 B只要体积足够小就可以只要体积足够小就可以 C既要足够重，又要体积足够小既要足够重，又要体积足够小 D应当密度大些，还应便于夹紧纸带应当密度大些，还应便于夹紧纸带 解析：解析：在验证机械能守恒定律的试验中，阻力与重力相比越小，试验中的误差在验证机械能守恒定律的试验中，阻力与重力相比越小，试验中的误差就越小，所以选择下落的重物时应既要重，体积又小，即密度要大些，而且还应便就越小，所以选择下落的重物时应既要重，体积又小，即密度要大些，而且还应便于夹紧纸带故于夹紧纸带故 C、D 选项正确选项正确 答案：答案：CD 3在验证机械能守恒定律的试验中，某同学依据纸带求得相关各点的瞬时速在验证机械能守恒定律的试验中，某同学依据纸带求得相关各点的瞬时速度，以及与此相对应的下落距离度，以及与此相对应的下落距离 h，以，以 v2为纵轴，以为纵轴，以 h 为横轴，建立坐标系，描为横轴，建立坐标系，描点后画出变化图线，从而验证机械能守恒定律，若全部操作均正确，则得到的点后画出变化图线，从而验证机械能守恒定律，若全部操作均正确，则得到的 v2h 图象应是下图中的图象应是下图中的()解析：解析：12mv2mgh 得得 v22gh，所以，所以 v2h，所画，所画 v2h 图象是一通过原点的图象是一通过原点的直线直线 答案：答案：C 4在做在做“验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律”试验时，打点计时器的电源频率是试验时，打点计时器的电源频率是 50Hz.某某同学先后打出两条纸带，纸带同学先后打出两条纸带，纸带上从第上从第 1 点开头的相邻点间的距离依次为：点开头的相邻点间的距离依次为：1.9 mm,6.0 mm,10.0 mm,14.0 mm；纸带；纸带上从第上从第 1 点开头的相邻各点间的距离依次为：点开头的相邻各点间的距离依次为：2.5 mm、6.0 mm、11.5 mm、16.3 mm.那么应选用纸带那么应选用纸带_进行测量和计算进行测量和计算 依据你所选用的纸带，利用第依据你所选用的纸带，利用第 2、3 两点间的距离和第两点间的距离和第 4、5 两点间的距离，可两点间的距离，可以计算出当地的重力加速度的大小为以计算出当地的重力加速度的大小为_ 在打第在打第 3 点时重物的瞬时速度为点时重物的瞬时速度为_m/s.为了验证机械能守恒定律，应当计算出打第为了验证机械能守恒定律，应当计算出打第 2、3、4 点时物体削减的点时物体削减的_和增加的和增加的_，然后比较它们的数值在试验允，然后比较它们的数值在试验允许误差范围内是否近似相等许误差范围内是否近似相等 解析：解析：打点计时器使用的为打点计时器使用的为 50 Hz 的沟通电，每两个自然点之间的时间间隔为的沟通电，每两个自然点之间的时间间隔为0.02 s，假如物体做自由落体运动，第一个，假如物体做自由落体运动，第一个 0.02 s 的位移的位移 h12gt22 mm，所以纸，所以纸带的第一、二两点的距离接近带的第一、二两点的距离接近 2 mm 的纸带，说明纸带释放的时间合适，正好在打的纸带，说明纸带释放的时间合适，正好在打课后巩固提升课后巩固提升(学生用书学生用书 P99)第一个点时释放，用该条纸带的数据，试验结果误差较小，故应选纸带第一个点时释放，用该条纸带的数据，试验结果误差较小，故应选纸带.利用利用 x2gT2，g 14.06.0 10320.022m/s210 m/s2，v3 10.06.0 10320.02m/s0.4 m/s.物体下落过程中，重力势能削减，动能增加，物体下落过程中，重力势能削减，动能增加，Ep的削减量和的削减量和 Ek的增加量相等，则的增加量相等，则过程中机械能守恒过程中机械能守恒 答案：答案：10.0 m/s2 0.40 重力势能重力势能 动能动能 5验证机械能守恒定律的试验装置已安装完毕，请完成如下试验操作：验证机械能守恒定律的试验装置已安装完毕，请完成如下试验操作：(1)将纸带穿过打点计时器的将纸带穿过打点计时器的_，纸带下端固定在重锤上，上端用手提，纸带下端固定在重锤上，上端用手提住，纸带不与限位孔接触住，纸带不与限位孔接触(2)接通打点计时器的电源使它工作，让纸带从接通打点计时器的电源使它工作，让纸带从_状态开头释放，计时状态开头释放，计时器在纸带上打出一系列的点器在纸带上打出一系列的点(3)更换纸带重复进行四次试验从打出的几条纸带中选择更换纸带重复进行四次试验从打出的几条纸带中选择_的纸带进的纸带进行下面的测量行下面的测量(4)把纸带上的第把纸带上的第 1 个点记为个点记为 O.在第在第 1 个点后距离较远处任意选取一点个点后距离较远处任意选取一点 P，数，数出由出由 O 到到 P_数目数目 n，用刻度尺测出，用刻度尺测出_的距离的距离 h.(5)打点计时器工作电源频率为打点计时器工作电源频率为 50 Hz，则打点间隔时间为，则打点间隔时间为_s依据依据 v_计算出计算出 P 点的速度点的速度(6)由上面的由上面的 h 和和 v 分别计算分别计算_和和_，看两者，看两者_(7)在其他纸带上再另选几个点，重复步骤在其他纸带上再另选几个点，重复步骤(4)、(5)、(6)答案：答案：(1)限位孔并在复写纸下面经过限位孔并在复写纸下面经过(2)静止静止(3)点迹清楚点迹清楚(4)计时点间隔的计时点间隔的 OP 间间(5)0.02 hn1hn12T(6)重锤重力势能的削减重锤重力势能的削减 Epmgh 重锤动能的增量重锤动能的增量 Ek12mv2 在试验误在试验误差范围内是否近似相等差范围内是否近似相等 6用如图所示的试验装置用如图所示的试验装置“验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律”试验所用的电源为同学试验所用的电源为同学电源，输出电压为电源，输出电压为 6 V 的沟通电和直流电两种重物从高处由静止开头下落，打点的沟通电和直流电两种重物从高处由静止开头下落，打点计时器在重物拖着的纸带上打出一系列的点，选取点迹清楚的纸带进行测量，即可计时器在重物拖着的纸带上打出一系列的点，选取点迹清楚的纸带进行测量，即可“验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律”下面列举了该试验的几个操作步骤：下面列举了该试验的几个操作步骤：A依据图示的装置安装器件；依据图示的装置安装器件；B将打点计时器接到电源的直流输出端上；将打点计时器接到电源的直流输出端上；C用天平测量出重锤的质量；用天平测量出重锤的质量；D释放悬挂纸带的夹子，同时接通电源开关打出一条纸带；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；测量打出的纸带上某些点之间的距离；F依据测量的结果计算重物下落过程中削减的重力势能是否等于增加的动依据测量的结果计算重物下落过程中削减的重力势能是否等于增加的动能能 指出其中没有必要进行的或者操作不恰当的步骤，并说明缘由指出其中没有必要进行的或者操作不恰当的步骤，并说明缘由 解析：解析：步骤步骤 B 是错误的，应当接到电源的沟通输出端步骤是错误的，应当接到电源的沟通输出端步骤 D 是错误的，应是错误的，应先接通电源，待打点计时器工作稳定后再释放纸带；步骤先接通电源，待打点计时器工作稳定后再释放纸带；步骤 C 不必要，由于依据测不必要，由于依据测量原理，重物的动能和势能表达式中都包含了质量量原理，重物的动能和势能表达式中都包含了质量 m，可以约去，可以约去 答案：答案：见解析见解析 7利用打点计时器验证机械能守恒定律，让重锤自由下落，在纸带上打出一利用打点计时器验证机械能守恒定律，让重锤自由下落，在纸带上打出一系列点舍去前面较密集的点，取系列点舍去前面较密集的点，取 O 为起始点，各点间距已标在纸带上，如下图为起始点，各点间距已标在纸带上，如下图所示所用沟通电源频率为所示所用沟通电源频率为 50 Hz，重锤质量为，重锤质量为 m100 g.(1)打出打出 A 点时，重锤下落的速度点时，重锤下落的速度 vA_，重锤的动能，重锤的动能 EkA_.(2)打出打出 F 点时，重锤下落的速度点时，重锤下落的速度 vF_，重锤的动能，重锤的动能 EkF_.(3)从打从打A点到打点到打F点，重锤的动能增加了点，重锤的动能增加了_，重力势能削减了，重力势能削减了_ (4)据上述计算结果，在试验误差允许的范围内，从打据上述计算结果，在试验误差允许的范围内，从打 A 点到打点到打 F 点过程中，点过程中，得到的结论是得到的结论是_ 答案：答案：(1)1.30m/s 0.084J(2)2.27m/s 0.257J(3)0.173J 0.175J(4)在误差范围内，物体下落过程机械能守恒在误差范围内，物体下落过程机械能守恒 8 用如图所示的试验装置验证机械能守恒定律 试验所用的电源为同学电源，用如图所示的试验装置验证机械能守恒定律 试验所用的电源为同学电源，输出电压为输出电压为 6 V 的沟通电和直流电两种重锤从高处由静止开头落下，重锤上拖着的沟通电和直流电两种重锤从高处由静止开头落下，重锤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，即可验证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，即可验证机械能守恒定律机械能守恒定律 (1)利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度 a 的数值，如下图所示依据的数值，如下图所示依据打出的纸带，选取纸带上打出的连续五个点打出的纸带，选取纸带上打出的连续五个点 A、B、C、D、E，测出，测出 A 点距起始点点距起始点O 的距离为的距离为 s0，点，点 A、C 间的距离为间的距离为 s1，点，点 C、E 间的距离为间的距离为 s2，使用沟通电的频，使用沟通电的频率为率为 f，则依据这些条件计算重锤下落的加速度，则依据这些条件计算重锤下落的加速度 a 的表的表达式为：达式为：a_.(2)在验证机械能守恒定律的试验中发觉，重锤减小的重力势能总是大于重锤在验证机械能守恒定律的试验中发觉，重锤减小的重力势能总是大于重锤增加的动能，其缘由主要是由于在重锤下落过程中存在着阻力的作用，可以通过该增加的动能，其缘由主要是由于在重锤下落过程中存在着阻力的作用，可以通过该试验装置测定该阻力的大小若已知当地重力加速度公认的较精确试验装置测定该阻力的大小若已知当地重力加速度公认的较精确 的值为的值为 g，还需要测量的物还需要测量的物理量是理量是_ 试用这些物理量和纸带上的测量数据表示出重锤 试用这些物理量和纸带上的测量数据表示出重锤下落的过程中受到的平均阻力大小为下落的过程中受到的平均阻力大小为 F_.解析：解析：(1)依据匀变速直线运动规律依据匀变速直线运动规律 saT2，有，有 asT2s2s1 2T 2s2s14f2.(2)依据牛顿其次定律有：依据牛顿其次定律有：mgFma，得，得 Fmgmam 故需要测量的物理量为重锤的质量故需要测量的物理量为重锤的质量 m.答案：答案：(1)s2s14f2(2)重锤的质量重锤的质量 m m 9为了测定一根轻弹簧压缩最短时能储存的弹性势能的大小，可以将弹簧固为了测定一根轻弹簧压缩最短时能储存的弹性势能的大小，可以将弹簧固定在一带有凹槽轨道的一端，并将轨道固定在水平桌面边缘上，如下图所示，用钢定在一带有凹槽轨道的一端，并将轨道固定在水平桌面边缘上，如下图所示，用钢球将弹簧压缩至最短，最终突然释放，钢球将沿轨道飞出桌面，试验时球将弹簧压缩至最短，最终突然释放，钢球将沿轨道飞出桌面，试验时(1)需要测需要测定的物理量为定的物理量为_ _(2)计算弹簧最短时弹性势能的关系式是计算弹簧最短时弹性势能的关系式是 Ep_.解析：解析：(1)需要测定的物理量有：钢球质量需要测定的物理量有：钢球质量 m、桌面高度、桌面高度 h、钢球落点与飞出点、钢球落点与飞出点的水平距离的水平距离 s.(2)弹簧最短时的弹性势能全部转化为钢球平抛时的初动能，弹簧最短时的弹性势能全部转化为钢球平抛时的初动能，Ep12mv20，而依，而依据平抛运动规律有：据平抛运动规律有：h12gt2，sv0t 得，得，v0s2hg，故故 Ep12mv20mgs24h.构思试验的方案应从试验的目的和原理动身，并结合现有的试验条件；试验过构思试验的方案应从试验的目的和原理动身，并结合现有的试验条件；试验过程中测量工具的选择应依据试验原理中涉及的物理量和试验精确度的要求选取 例程中测量工具的选择应依据试验原理中涉及的物理量和试验精确度的要求选取 例如，测量一个小球的直径要用游标卡尺，测量一根长约如，测量一个小球的直径要用游标卡尺，测量一根长约 1 m 的线用毫米刻度尺即可；的线用毫米刻度尺即可；试验器材的安装应从操作便利、试验误差小等方面考虑；试验步骤的设计和试验器试验器材的安装应从操作便利、试验误差小等方面考虑；试验步骤的设计和试验器材安装遵循的原则基本全都；试验数据的处理从两方面考虑：材安装遵循的原则基本全都；试验数据的处理从两方面考虑：精确精确 ，尽可，尽可能消退偶然误差；能消退偶然误差；简便等简便等 答案：答案：(1)钢球质量钢球质量 m、桌面高度、桌面高度 h、钢球落点与飞出点的水平距离、钢球落点与飞出点的水平距离 s (2)mgs24h 10如图所示，两个质量各为如图所示，两个质量各为 m1和和 m2的小物块的小物块 A 和和 B，分别系在一条跨过，分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端，已知定滑轮的软绳两端，已知 m1m2.现要利用此装置验证机械能守恒定律现要利用此装置验证机械能守恒定律(1)若选定物块若选定物块 A 从静止开头下落的过程进行测量，则需要测量的物理量有从静止开头下落的过程进行测量，则需要测量的物理量有_(填入选项前的编号填入选项前的编号)物块的质量物块的质量 m1、m2；物块物块 A 下落的距离及下落这段距离所用的时间；下落的距离及下落这段距离所用的时间；物块物块 B 上升的距离及上升这段距离所用的时间；上升的距离及上升这段距离所用的时间；绳子的长度绳子的长度(2)为提高试验结果的精确为提高试验结果的精确 程度，某小组同学对此试验提出以下建议：程度，某小组同学对此试验提出以下建议：绳的质量要轻；绳的质量要轻；在在“轻质绳轻质绳”的前提下，绳子越长越好；的前提下，绳子越长越好；尽量保证物块只沿竖直方向运动，不要摇摆；尽量保证物块只沿竖直方向运动，不要摇摆；两个物块的质量之差要尽可能小两个物块的质量之差要尽可能小 以上建议中确定对提高精确以上建议中确定对提高精确 程度有作用的是程度有作用的是_(填入选项前填入选项前的编号的编号)(3)写出一条上面没有提到的对提高试验结果精确写出一条上面没有提到的对提高试验结果精确 程度有益的建议：程度有益的建议：_.答案：答案：(1)或或(2)(3)例如：例如：“对同一高度进行多次测量取平均值对同一高度进行多次测量取平均值”；“选取受力后相对伸长尽选取受力后相对伸长尽量小的绳量小的绳”，等等，等等