《2018年高考物理一輪復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)六 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律教學(xué)案》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018年高考物理一輪復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)六 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律教學(xué)案（26頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、實(shí)驗(yàn)六 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 1.掌握驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的方法. 2.會用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以達(dá)到驗(yàn)證目的． 【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹? 1.驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律． 【實(shí)驗(yàn)原理】 1．在只有重力做功的條件下，物體的重力勢能和動能可以相互轉(zhuǎn)化，但總的機(jī)械能守恒。 2．物體做自由落體運(yùn)動，設(shè)物體的質(zhì)量為m，下落h高度時的速度為v，則勢能的減少量為，動能的增加量為。如果即，就驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律。 3．速度的測量：做勻

2、變速運(yùn)動的紙帶上某點(diǎn)的瞬時速度等于相鄰兩點(diǎn)間的平均速度。 計算打第n個點(diǎn)瞬時速度的方法是：測出第n個點(diǎn)的相鄰前后兩段相等時間T內(nèi)下落的距離和，由公式或算出，如圖所示。 【實(shí)驗(yàn)器材】 鐵架臺(含鐵夾)，打點(diǎn)計時器，學(xué)生電源，紙帶，復(fù)寫紙，導(dǎo)線，毫米刻度尺，重物(帶紙帶夾)． 【實(shí)驗(yàn)步驟】 1．將實(shí)驗(yàn)裝置按要求裝好（如圖），將紙帶固定在重物上，讓紙帶穿過電火花計時器。 2．先用手提起紙帶，使重物靜止在靠近計時器的地方。 3．接通電源，松開紙帶，讓重物自由下落，這樣計數(shù)器就在紙帶上打下一系列點(diǎn)。 4．重復(fù)以上步驟，多做幾次。 5．從已打出的紙帶中，選出第一、二點(diǎn)

3、間的距離接近2 mm并且點(diǎn)跡清晰的紙帶進(jìn)行測量。 6．在挑選的紙帶上，記下第一點(diǎn)的位置O，并在紙帶上從任意點(diǎn)開始依次選取幾個點(diǎn)1、2、3、4、.…并量出各點(diǎn)到位置O的距離，這些距離就是物體運(yùn)動到點(diǎn)1、2、3、4、…時下落的高度 7．利用公式分別求出物體在打下點(diǎn)2、3、4、…時瞬時速度 8．把得到的數(shù)據(jù)填入表格，算出重物運(yùn)動到點(diǎn)2、3、4、…減少的重力勢能再算出物體運(yùn)動到點(diǎn)2、3、4、…增加的動能，根據(jù)機(jī)械能守恒定律比較與，與，與…，結(jié)果是否一致。 【數(shù)據(jù)處理】 1．紙帶的選?。哼x用紙帶時應(yīng)盡量挑選第1點(diǎn)點(diǎn)跡清晰且1、2兩點(diǎn)之間距離接近2 mm的紙帶，這樣一條紙帶記錄的運(yùn)動才接近自由落

4、體運(yùn)動。 2．紙帶的處理：在第1點(diǎn)上標(biāo)出O，并從稍靠后的某一點(diǎn)開始，依次標(biāo)出1、2、3、4…并量出各點(diǎn)到位置O點(diǎn)的距離再利用公式計算出各點(diǎn)對應(yīng)的瞬時速度計算各點(diǎn)對應(yīng)的重力勢能的減少量和動能的增加量，并進(jìn)行比較看是否相等。也可以為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出圖象，若圖象是過原點(diǎn)的直線，則可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，其斜率等于g。 數(shù)據(jù)處理的另一思路：選取點(diǎn)跡清晰的一條紙帶，如圖，選取B、M兩個位置作為過程的開始和終結(jié)位置，量出BM之間距離，求出B點(diǎn)速度，M點(diǎn)速度，比較重力勢能的減少與動能的增加是否相等，從而驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒。 【誤差分析】 1．實(shí)際上重物和紙帶下落過程中要克服阻力（

5、主要是打點(diǎn)計時器的阻力）做功，故動能的增加量必定稍小于勢能的減少量，這是屬于系統(tǒng)誤差，減少空氣阻力影響產(chǎn)生的方法是：使紙帶下掛的重物重力大些，且體積要小。 2．打點(diǎn)計時器產(chǎn)生的誤差： （1）由于交流電周期的變化，引起打點(diǎn)時間間隔變化而產(chǎn)生誤差； （2）計數(shù)點(diǎn)選擇不好；振動片振動不均勻；紙帶放置方法不正確引起摩擦，造成實(shí)驗(yàn)誤差； （3）打點(diǎn)時的阻力對紙帶的運(yùn)動性質(zhì)有影響，這也屬于系統(tǒng)誤差。 3．由于測長度帶來的誤差屬偶然誤差，減少辦法是測距離時都應(yīng)從O點(diǎn)量起，二是多測幾次取平均值。 【注意事項(xiàng)】 1．安裝打點(diǎn)計時器時，必須使兩紙帶限位孔在同一豎直線上，以減小摩擦阻力。 2．實(shí)驗(yàn)時

6、必須保持提起的紙帶豎直，手不動，待接通電源，讓打點(diǎn)計時器工作穩(wěn)定后再松開紙帶。 3．為了增加實(shí)驗(yàn)的可靠性，可重復(fù)實(shí)驗(yàn)，還可以在一次下落中測量多個位置的速度，比較重物在這些位置上的動能與勢能之和。 4．因通過比較與是否相等來驗(yàn)證機(jī)械能守恒，故不需測重物質(zhì)量。 【誤差分析】 1．本實(shí)驗(yàn)中因重物和紙帶在下落過程中要克服各種阻力 (空氣阻力、打點(diǎn)計時器阻力)做功，故動能的增加量ΔEk稍小于重力勢能的減少量ΔEp，即ΔEk<ΔEp，這屬于系統(tǒng)誤差．改進(jìn)的辦法是調(diào)整器材的安裝，盡可能地減少阻力． 2．本實(shí)驗(yàn)的另一個誤差來源于長度的測量，屬偶然誤差．減小誤差的辦法是測下落距離時都從0點(diǎn)量起，一

7、次將各打點(diǎn)對應(yīng)的下落高度測量完．或者采用多次測量取平均值來減小誤差． 高頻考點(diǎn)一　實(shí)驗(yàn)原理及數(shù)據(jù)處理 【例1】[2016·北京理綜·21(2)] 利用圖甲裝置做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)。 (1)為驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒，需要比較重物下落過程中任意兩點(diǎn)間的________。 A．動能變化量與勢能變化量 B．速度變化量和勢能變化量 C．速度變化量和高度變化量 (2)除帶夾子的重物、紙帶、鐵架臺(含鐵夾)、電磁打點(diǎn)計時器、導(dǎo)線及開關(guān)外，在下列器材中，還必須使用的兩種器材是________。 A．交流電源 B．刻度尺 C．天平(含砝碼) (3)實(shí)驗(yàn)中，先接通電源，再釋放重

8、物，得到如圖乙所示的一條紙帶。在紙帶上選取三個連續(xù)打出的點(diǎn)A、B、C，測得它們到起始點(diǎn)O的距離分別為hA、hB、hC。 已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，打點(diǎn)計時器打點(diǎn)的周期為T。設(shè)重物的質(zhì)量為m。從打O點(diǎn)到打B點(diǎn)的過程中，重物的重力勢能變化量ΔEp＝________，動能變化量ΔEk＝________。 乙 (4)大多數(shù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，重力勢能的減少量大于動能的增加量，原因是 ________________________________________________________________________。 A．利用公式v＝gt計算重物速度 B．利用公式v＝計算重物速

9、度 C．存在空氣阻力和摩擦阻力的影響 D．沒有采用多次實(shí)驗(yàn)取平均值的方法 (5)某同學(xué)想用下述方法研究機(jī)械能是否守恒：在紙帶上選取多個計數(shù)點(diǎn)，測量它們到起始點(diǎn)O的距離h，計算對應(yīng)計數(shù)點(diǎn)的重物速度v，描繪v2 -h圖象，并做如下判斷：若圖象是一條過原點(diǎn)的直線，則重物下落過程中機(jī)械能守恒，請你分析論證該同學(xué)的判斷是否正確的。 答案：　(1)A　(2)AB　(3)－mghB　m2 (4)C　(5)不正確，理由見解析 【舉一反三】在進(jìn)行“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中： 圖1 (1)兩實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)分別采用了如圖1甲和乙所示的裝置，采用兩種不同的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 ①在圖甲中，下

10、落物體應(yīng)選擇密度________(選填“大”或“小”)的重物；在圖乙中，兩個重物的質(zhì)量關(guān)系是m1________m2(選填“＞”、“＝”、“＜”)； ②采用圖乙的方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，還需要的實(shí)驗(yàn)器材有交流電源，刻度尺和________； ③比較兩種實(shí)驗(yàn)方案，你認(rèn)為圖________(選填“甲”或“乙”)所示實(shí)驗(yàn)方案更合理，理由是__________。 (2)有一同學(xué)采用了圖甲所示的方案，選出一條紙帶如圖2所示，其中O點(diǎn)為起始點(diǎn)，A、B、C為三個計數(shù)點(diǎn)，打點(diǎn)計時器通以50 Hz交流電，在計數(shù)點(diǎn)A和B之間、B和C之間還各有一個點(diǎn)，重物的質(zhì)量為0.5 kg，g取9.8 m/s2。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，打B點(diǎn)

11、時重物的重力勢能比開始下落時減少了________ J，這時它的動能是________ J，根據(jù)上面這兩個數(shù)據(jù)你能得到的結(jié)論是：__________。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字) 圖2 答案　(1)①大　＞?、谔炱健、奂住D乙中還受到細(xì)線與滑輪的阻力的影響　(2)0.867　0.852　在誤差允許的范圍內(nèi)，重物下落時機(jī)械能守恒 【方法技巧】數(shù)據(jù)處理的方法 方法一：用mv2＝mgh驗(yàn)證時，利用起始點(diǎn)和第n點(diǎn)計算。 方法二：用mv－mv＝mgΔh驗(yàn)證時，任取兩點(diǎn)計算。 方法三：圖象法。從紙帶上選取多個點(diǎn)，測量從第一點(diǎn)到其余各點(diǎn)的下落高度h，并計算各點(diǎn)速度的平方v2，然后以v2為縱軸

12、，以h為橫軸，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出v2－h(huán)圖線。若在誤差允許的范圍內(nèi)圖線是一條過原點(diǎn)且斜率為g的直線，則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律。 【變式訓(xùn)練】某實(shí)驗(yàn)小組在做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)中，提出了如圖3所示的甲、乙兩種方案：甲方案為用自由落體運(yùn)動進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，乙方案為用小車在斜面上下滑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 圖3 (1)組內(nèi)同學(xué)對兩種方案進(jìn)行了深入的討論分析，最終確定了一個大家認(rèn)為誤差相對較小的方案，你認(rèn)為該小組選擇的方案是________，理由是__________ __________。 (2)若該小組采用圖甲的裝置打出了一條紙帶如圖4所示，相鄰兩點(diǎn)之間的時間間隔為0.02 s，請根據(jù)紙帶計算出B點(diǎn)的

13、速度大小____________m/s(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。 圖4 (3)該小組內(nèi)同學(xué)們根據(jù)紙帶算出了相應(yīng)點(diǎn)的速度，作出v2－h(huán)圖線如圖5所示，請根據(jù)圖線計算出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝________m/s2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。 圖5 答案　(1)甲　采用乙圖實(shí)驗(yàn)時，由于小車和斜面間存在摩擦力的作用，且不能忽略，所以小車在下滑過程中機(jī)械能不守恒，故乙圖不能用來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 (2)1.37　(3)9.7或9.8 高頻考點(diǎn)二　拓展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn) 【例2】　某同學(xué)利用如圖6所示的裝置來驗(yàn)證由小車與鉤碼組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 圖6 (1)現(xiàn)提供如下器材： A．小

14、車　B．鉤碼　C．一端帶滑輪的長木板　D．細(xì)繩　E．電火花打點(diǎn)計時器　F．紙帶　G．毫米刻度尺　H．游標(biāo)卡尺　I．低壓交流電源　J．220 V交流電源 實(shí)驗(yàn)中不需要的器材是________(填寫器材前的字母)，還需要的器材是________。 (2)為盡可能消除摩擦力對本實(shí)驗(yàn)的影響，使驗(yàn)證結(jié)果盡可能準(zhǔn)確，則小車質(zhì)量M和鉤碼質(zhì)量m的關(guān)系應(yīng)該滿足________。 (3)小明和小軍同學(xué)在做該實(shí)驗(yàn)時，小明認(rèn)為只要采用平衡摩擦力的方法將摩擦力平衡掉就可以了，無須滿足(2)問中小車質(zhì)量M和鉤碼質(zhì)量m的關(guān)系，而小軍卻否認(rèn)小明的看法，你認(rèn)為小明的看法________(選填“正確”或“不正確”)，理由是

15、__________。 (4)兩位同學(xué)統(tǒng)一觀點(diǎn)后完成實(shí)驗(yàn)，得到一條紙帶，去掉前面比較密集的點(diǎn)，選擇點(diǎn)跡清晰且便于測量的連續(xù)7個點(diǎn)(標(biāo)號為0～6)，測出相關(guān)距離如圖7所示，要驗(yàn)證在第2點(diǎn)與第5點(diǎn)時系統(tǒng)的機(jī)械能相等，則應(yīng)滿足關(guān)系式________________(設(shè)小車質(zhì)量M，鉤碼質(zhì)量m，打點(diǎn)周期為T)。 圖7 (4)利用勻變速直線運(yùn)動的推論： v2＝，v5＝ 從第2點(diǎn)到第5點(diǎn)時系統(tǒng)的動能增加 (M＋m)()2－(M＋m)()2 從第2點(diǎn)到第5點(diǎn)時系統(tǒng)的重力勢能減小量：mg(d5－d2) 應(yīng)滿足關(guān)系式mg(d5－d2)＝(M＋m)()2－(M＋m)()2 答案　(1)H，

16、I　天平　(2)M?m (3)不正確　因?yàn)槠胶饽Σ亮?，摩擦力還做負(fù)功，系統(tǒng)機(jī)械能不守恒 (4)mg(d5－d2)＝(M＋m)()2－(M＋m)·()2。 【變式訓(xùn)練】某同學(xué)利用如圖8所示的氣墊導(dǎo)軌裝置驗(yàn)證系統(tǒng)機(jī)械能守恒定律。在氣墊導(dǎo)軌上安裝了兩光電門1、2，滑塊上固定一遮光條，滑塊用細(xì)線繞過輕質(zhì)定滑輪與鉤碼相連。 圖8 (1)實(shí)驗(yàn)時要調(diào)整氣墊導(dǎo)軌水平。不掛鉤碼和細(xì)線，接通氣源，如果滑塊__________ __________， 則表示氣墊導(dǎo)軌調(diào)整至水平狀態(tài)。 (2)不掛鉤碼和細(xì)線，接通氣源，滑塊從軌道右端向左運(yùn)動的過程中，發(fā)現(xiàn)滑塊通過光電門1的時間小于通過光電門2的時間

17、。實(shí)施下列措施能夠讓導(dǎo)軌水平的是________。 A．調(diào)節(jié)P使軌道左端升高一些 B．調(diào)節(jié)Q使軌道右端降低一些 C．遮光條的寬度應(yīng)適當(dāng)大一些 D．滑塊的質(zhì)量增大一些 E．氣源的供氣量增大一些 (3)實(shí)驗(yàn)時，測出光電門1、2間的距離L，遮光條的寬度d，滑塊和遮光條的總質(zhì)量M，鉤碼質(zhì)量m。由數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電門1、2的時間t1、t2，則系統(tǒng)機(jī)械能守恒成立的表達(dá)式是__________ __________。 答案　(1)能在氣墊導(dǎo)軌上靜止或做勻速運(yùn)動或滑塊經(jīng)兩個光電門的時間相等　(2)AB (3)mgL＝(m＋M)()2－(m＋M)()2 【舉一反三】如圖甲所示，

18、一位同學(xué)利用光電計時器等器材做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)。有一直徑為d、質(zhì)量為m的金屬小球從A處由靜止釋放，下落過程中能通過A處正下方、固定于B處的光電門，測得A、B間的距離為H(H?d)，光電計時器記錄下小球通過光電門的時間為t，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間。則： (1)小球經(jīng)過光電門B時的速度表達(dá)式為v＝________。 (2)多次改變高度H，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，作出隨H的變化圖象如圖乙所示，當(dāng)圖中已知量t0、H0和重力加速度g及小球的直徑d滿足表達(dá)式 _____________________________________________________________________

19、___ 時，可判斷小球下落過程中機(jī)械能守恒。 (3)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)動能增加量ΔEk總是稍小于重力勢能減少量ΔEP，增加下落高度后，則ΔEp－ΔEk將________(選填“增加”、“減小”、“不變”) 答案：　(1)　(2)2gH0t＝d2　(3)增加 1．【2016·全國卷Ⅰ】 某同學(xué)用圖(a)所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，其中打點(diǎn)計時器的電源為交流電源，可以使用的頻率有20 Hz、30 Hz和40 Hz，打出紙帶的一部分如圖(b)所示． 圖1- 該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中沒有記錄交流電的頻率f，需要用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和其他題給條件進(jìn)行推算． (1)若從打出的紙帶可判定重物勻加速下落，

20、利用f和圖(b)中給出的物理量可以寫出：在打點(diǎn)計時器打出B點(diǎn)時，重物下落的速度大小為________，打出C點(diǎn)時重物下落的速度大小為________，重物下落的加速度大小為________． (2)已測得s1＝8.89 cm，s2＝9.50 cm，s3＝10.10 cm；當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮?.80 m/s2，實(shí)驗(yàn)中重物受到的平均阻力大小約為其重力的1%.由此推算出f為________ Hz. 【答案】 (1)(s1＋s2)f　(s2＋s3)f　(s3－s1)f2 (2)40 2．【2016·北京卷】 (2)利用圖1-裝置做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)． ①為驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒，需

21、要比較重物下落過程中任意兩點(diǎn)間的________． A．動能變化量與勢能變化量 B．速度變化量和勢能變化量 C．速度變化量和高度變化量 ②除帶夾子的重物、紙帶、鐵架臺(含鐵夾)、電磁打點(diǎn)計時器、導(dǎo)線及開關(guān)外，在下列器材中，還必須使用的兩種器材是________． A．交流電源 B．刻度尺 C．天平(含砝碼) 圖1- ③實(shí)驗(yàn)中，先接通電源，再釋放重物，得到圖1-所示的一條紙帶．在紙帶上選取三個連續(xù)打出的點(diǎn)A、B、C，測得它們到起始點(diǎn)O的距離分別為hA、hB、hC. 已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，打點(diǎn)計時器打點(diǎn)的周期為T.設(shè)重物的質(zhì)量為m.從打O點(diǎn)到打B點(diǎn)的過程中，重物的重力

22、勢能變化量ΔEp＝________，動能變化量ΔEk＝________． 圖1- ④大多數(shù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，重力勢能的減少量大于動能的增加量，原因是________． A．利用公式v＝gt計算重物速度 B．利用公式v＝計算重物速度 C．存在空氣阻力和摩擦阻力的影響 D．沒有采用多次實(shí)驗(yàn)取平均值的方法 ⑤某同學(xué)用下述方法研究機(jī)械能是否守恒：在紙帶上選取多個計數(shù)點(diǎn)，測量它們到起始點(diǎn)O的距離h，計算對應(yīng)計數(shù)點(diǎn)的重物速度v，描繪v2-h圖像，并做如下判斷：若圖像是一條過原點(diǎn)的直線，則重物下落過程中機(jī)械能守恒，請你分析論證該同學(xué)的判斷依據(jù)是否正確． 【答案】①A　②AB?、郏璵gh

23、B　m?、蹸 ⑤該同學(xué)的判斷依據(jù)不正確．在重物下落h的過程中，若阻力f恒定，有mgh－fh＝mv2－0解得v2＝2h.由此可知，v2-h圖像就是過原點(diǎn)的一條直線．要想通過v2-h圖像的方法驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒，還必須看圖像的斜率是否接近2g 【解析】①由機(jī)械能守恒定律可知，動能的減少量和重力勢能的增加量相等，選項(xiàng)A正確． ④由于空氣阻力和摩擦阻力的影響，有一部分重力勢能會轉(zhuǎn)化為熱能．選項(xiàng)C正確． 3．【2016·江蘇卷】 某同學(xué)用如圖1-所示的裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．一根細(xì)線系住鋼球，懸掛在鐵架臺上，鋼球靜止于A點(diǎn)，光電門固定在A的正下方．在鋼球底部豎直地粘住一片寬度為d的遮光條．將

24、鋼球拉至不同位置由靜止釋放，遮光條經(jīng)過光電門的擋光時間t可由計時器測出，取v＝作為鋼球經(jīng)過A點(diǎn)時的速度．記錄鋼球每次下落的高度h和計時器示數(shù)t，計算并比較鋼球在釋放點(diǎn)和A點(diǎn)之間的勢能變化大小ΔEp與動能變化大小ΔEk，就能驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒． 圖1- (1)用ΔEp＝mgh計算鋼球重力勢能變化的大小，式中鋼球下落高度h應(yīng)測量釋放時的鋼球球心到________之間的豎直距離． A．鋼球在A點(diǎn)時的頂端 B．鋼球在A點(diǎn)時的球心 C．鋼球在A點(diǎn)時的底端 (2)用ΔEk＝mv2計算鋼球動能變化的大小，用刻度尺測量遮光條寬度，示數(shù)如圖1-所示，其讀數(shù)為________cm.某次測量中，計時

25、器的示數(shù)為0.0100 s，則鋼球的速度為v＝________m/s. 圖1- (3)下表為該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果： ΔEp/(10－2 J) 4.892 9.786 14.69 19.59 29.38 ΔEk/(10－2 J) 5.04 10.1 15.1 20.0 29.8 他發(fā)現(xiàn)表中的ΔEp與ΔEk之間存在差異，認(rèn)為這是由于空氣阻力造成的．你是否同意他的觀點(diǎn)？請說明理由． (4)請你提出一條減小上述差異的改進(jìn)建議． 【答案】 (1)B (2)1.50(1.49～1.51 都算對) 1．50(1.49～1.51 都算對) (3)不同意，因?yàn)榭諝庾?/p>

26、力會造成ΔEk小于ΔEp，但表中ΔEk大于ΔEp. (4)分別測出光電門和球心到懸點(diǎn)的長度L和l，計算ΔEk時，將v折算成鋼球的速度v′＝v. 1.【2015·浙江·21】甲同學(xué)準(zhǔn)備做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)，乙同學(xué)準(zhǔn)備做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn) （1）圖1中A、B、C、D、E表示部分實(shí)驗(yàn)器材，甲同學(xué)需在圖中選用的器材_____________，乙同學(xué)需在圖中選用的器材___________。（用字母表示） （2）乙同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室選齊所需器材后，經(jīng)正確操作獲得如圖2所示的兩條紙帶①和②。紙帶__________的加速度大（填①或者②），其加速度大小為_______

27、_____. 【答案】（1）AB；BDE（2）①，2.5 m/s2() 1．（2014·新課標(biāo)Ⅱ卷）取水平地面為重力勢能零點(diǎn)．一物塊從某一高度水平拋出，在拋出點(diǎn)其動能與重力勢能恰好相等．不計空氣阻力．該物塊落地時的速度方向與水平方向的夾角為(　　) A.　　　　B. C. D. 【答案】B　【解析】由題意可知，mgh＝mv，又由動能定理得 mgh＝mv2－mv，根據(jù)平拋運(yùn)動可知v0是v的水平分速度，那么cos α＝＝，其中α為物塊落地時速度方向與水平方向的夾角，解得α＝45，B正確． 2．（2014·福建卷Ⅰ）圖為某游樂場內(nèi)水上滑梯軌道示意圖，

28、整個軌道在同一豎直平面內(nèi)，表面粗糙的AB段軌道與四分之一光滑圓弧軌道BC在B點(diǎn)水平相切．點(diǎn)A距水面的高度為H，圓弧軌道BC的半徑為R，圓心O恰在水面．一質(zhì)量為m的游客(視為質(zhì)點(diǎn))可從軌道AB的任意位置滑下，不計空氣阻力． (1)若游客從A點(diǎn)由靜止開始滑下，到B點(diǎn)時沿切線方向滑離軌道落在水面上的D點(diǎn)，OD＝2R，求游客滑到B點(diǎn)時的速度vB大小及運(yùn)動過程軌道摩擦力對其所做的功Wf； (2)若游客從AB段某處滑下，恰好停在B點(diǎn)，又因受到微小擾動，繼續(xù)沿圓弧軌道滑到P點(diǎn)后滑離軌道，求P點(diǎn)離水面的高度h.(提示：在圓周運(yùn)動過程中任一點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)所受的向心力與其速率的關(guān)系為F向＝m) 【答案】 (1

29、)　－(mgH－2mgR)　(2)R (2)設(shè)OP與OB間夾角為θ，游客在P點(diǎn)時的速度為vP，受到的支持力為N，從B到P由機(jī)械能守恒定律，有 mg(R－Rcos θ)＝mv－0⑥ 過P點(diǎn)時，根據(jù)向心力公式，有mgcos θ－N＝m⑦ N＝0⑧ cos θ＝⑨ 由⑥⑦⑧⑨式解得h＝R.⑩ 1．在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，要驗(yàn)證的是重物重力勢能的減少等于它動能的增加，以下步驟僅是實(shí)驗(yàn)中的一部分，在這些步驟中多余的或錯誤的有(　　) A．用天平稱出重物的質(zhì)量 B．把打點(diǎn)計時器固定到鐵架臺上，并用導(dǎo)線把它和低壓交流電源連接起來 C．把紙帶的一端固定到重物上，另一端

30、穿過打點(diǎn)計時器的限位孔，把重物提升到一定高度 D．接通電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后釋放紙帶 E．用秒表測出重物下落的時間 【答案】　AE 2.利用圖5－6－6所示裝置進(jìn)行驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)時，需要測量物體由靜止開始自由下落到某點(diǎn)時的瞬時速度v和下落高度h.某班同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，設(shè)計了以下四種測量方案，其中正確的方案是(　　) 圖5－6－6 A．用刻度尺測出物體下落的高度h，并測出下落時間t，通過v＝gt計算出瞬時速度v B．用刻度尺測出物體下落的高度h，并通過v＝計算出瞬時速度v C．根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動時紙帶上某點(diǎn)的瞬時速度，等于這點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度，測算出

31、瞬時速度v，并通過h＝計算得出高度h D．用刻度尺測出物體下落的高度h，根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動時紙帶上某點(diǎn)的瞬時速度，等于這點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度，測算出瞬時速度v 【解析】　利用g求v和h，相當(dāng)于利用機(jī)械能守恒驗(yàn)證機(jī)械能守恒，故A、B、C選項(xiàng)不正確． 【答案】　D 3．在用打點(diǎn)計時器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，使質(zhì)量為m＝1.00 kg的重物自由下落，打點(diǎn)計時器在紙帶上打出一系列的點(diǎn)，選取一條符合實(shí)驗(yàn)要求的紙帶如圖5－6－7所示．O為第一個點(diǎn)，A、B、C為從合適位置開始選取連續(xù)點(diǎn)中的三個點(diǎn)．已知打點(diǎn)計時器每隔0.02 s打一個點(diǎn)，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間＝9.80 m/s2，那么：

32、 圖5－6－7 (1)根據(jù)圖上所得的數(shù)據(jù)，應(yīng)取圖中O點(diǎn)到________點(diǎn)來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律； (2)從O點(diǎn)到(1)問中所取的點(diǎn)，重物重力勢能的減少量ΔEp＝________J，動能增加量ΔEk＝________J(結(jié)果取三位有效數(shù)字)； (3)若測出紙帶上所有各點(diǎn)到O點(diǎn)之間的距離，根據(jù)紙帶算出各點(diǎn)的速度v及物體下落的高度h，則以為縱軸，以h為橫軸畫出的圖象是圖中的________． 【答案】　(1)B　(2)1.88　1.84　(3)A 4．在用落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時，某同學(xué)按照正確的操作選得紙帶如圖5－6－8所示．其中O是起始點(diǎn)，A、B、C是打點(diǎn)計時器連續(xù)打下的3

33、個點(diǎn)．該同學(xué)用毫米刻度尺測量O到A、B、C各點(diǎn)的距離，并記錄在圖中(單位cm)． 圖5－6－8 (1)這三個數(shù)據(jù)中不符合讀數(shù)要求的是__________，應(yīng)記作________cm. (2)該同學(xué)用重錘在OB段的運(yùn)動來驗(yàn)證機(jī)械能守恒，已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝9.80 m/s2，他用AC段的平均速度作為跟B點(diǎn)對應(yīng)的物體的瞬時速度，則該段重錘重力勢能的減少量為________，而動能的增加量為________，(均保留3位有效數(shù)字，重錘質(zhì)量用m表示．)這樣驗(yàn)證的系統(tǒng)誤差總是使重力勢能的減少量________動能的增加量，原因是______________． 【答案】　(1)15.7

34、　15.70　(2)1.23m　1.20m　大于　有阻力做負(fù)功 5.如圖5－6－9所示裝置可用來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，擺錘A拴在長為L的輕繩一端，另一端固定在O點(diǎn)，在A上放一個小鐵片．現(xiàn)將擺錘拉起，使繩偏離豎直方向θ角，由靜止開始釋放擺錘，當(dāng)其到達(dá)最低位置時，受到豎直擋板P阻擋而停止運(yùn)動，這時鐵片將做平拋運(yùn)動而飛離擺錘，用刻度尺量出鐵片的水平位移為x，下落高度為H. 圖5－6－9 (1)要驗(yàn)證擺錘在運(yùn)動過程中機(jī)械能守恒，必須求出擺錘初始位置離最低點(diǎn)的高度，其高度應(yīng)為________，同時還應(yīng)求出擺錘在最低點(diǎn)時的速度，其速度應(yīng)為________． (2)用實(shí)驗(yàn)中測量的物理量寫出證明

35、擺錘在運(yùn)動過程中機(jī)械能守恒的關(guān)系式為________． 【解析】　(1)擺錘下落的高度h＝L(1－cos θ)；因擺錘與鐵片一起運(yùn)動到最低點(diǎn)，所以擺錘在最低點(diǎn)時的速度等于鐵片的平拋初速度v，由H＝gt2，x＝vt得：v＝＝＝x . 【答案】　(1)L(1－cos θ)　x 　(2)＝gL(1－cos θ) 6．現(xiàn)要通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．實(shí)驗(yàn)裝置如圖5－6－10所示：水平桌面上固定一傾斜的氣墊導(dǎo)軌；導(dǎo)軌上A點(diǎn)處有一帶長方形遮光片的滑塊，其總質(zhì)量為M，左端由跨過輕質(zhì)光滑定滑輪的細(xì)繩與一質(zhì)量為m的砝碼相連；遮光片兩條長邊與導(dǎo)軌垂直；導(dǎo)軌上B點(diǎn)有一光電門，可以測量遮光片經(jīng)過光電門時的擋

36、光時間t.用d表示A點(diǎn)到導(dǎo)軌底端C點(diǎn)的距離，h表示A與C的高度差，b表示遮光片的寬度，s表示A、B兩點(diǎn)間的距離，將遮光片通過光電門的平均速度看作滑塊通過B點(diǎn)時的瞬時速度．用g表示重力加速度．完成下列填空和作圖： 圖5－6－10 (1)若將滑塊自A點(diǎn)由靜止釋放，則在滑塊從A運(yùn)動至B的過程中，滑塊、遮光片與砝碼組成的系統(tǒng)重力勢能的減小量可表示為________，動能的增加量可表示為________．若在運(yùn)動過程中機(jī)械能守恒，與s的關(guān)系式為＝________. (2)多次改變光電門的位置，每次均令滑塊自同一點(diǎn)(A點(diǎn))下滑，測量相應(yīng)的s與t值．結(jié)果如下表所示： 1 2 3 4

37、5 s(m) 0.600 0.800 1.000 1.200 1.400 t(ms) 8.22 7.17 6.44 5.85 5.43 1/t2(104 s－2) 1.48 1.95 2.41 2.92 3.39 以s為橫坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)，在如圖5－6－11位置的坐標(biāo)紙中描出第1和第5個數(shù)據(jù)點(diǎn)；根據(jù)5個數(shù)據(jù)點(diǎn)作直線，求得該直線的斜率k＝__________×104 m－1·s－2.(保留3位有效數(shù)字) 圖5－6－11 由測得的h、d、b、M和m數(shù)值可以計算出－s直線的斜率k0，將k和k0進(jìn)行比較，若其差值在實(shí)驗(yàn)允許的誤差范圍內(nèi)，則可認(rèn)為此實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

38、了機(jī)械能守恒定律． (2)描點(diǎn)及作直線見圖． 在圖中直線上取相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)，讀出兩點(diǎn)坐標(biāo)，由k＝可得k＝2.40×104 m－1s－2. 【答案】　(1)　　 (2)2.40　描點(diǎn)與作圖見解析。 7.在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，已知電磁打點(diǎn)計時器所用的電源的頻率為50 Hz，查得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝9.80 m/s2，測得所用的重物質(zhì)量為1.00 kg.實(shí)驗(yàn)中得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶(如圖5－6－3所示)，把第一個點(diǎn)記為O，另選連續(xù)的四個點(diǎn)A、B、C、D作為測量的點(diǎn)，經(jīng)測量知道A、B、C、D各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別為62.99 cm、70.18 cm、77.76 cm、85.

39、73 cm. 圖5－6－3 (1)根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物由O點(diǎn)運(yùn)動到C點(diǎn)，重力勢能的減少量等于________J，動能的增加量等于________J(取三位有效數(shù)字)． (2)根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物下落時的實(shí)際加速度a＝________m/s2，a________g(填“大于”或“小于”)，原因是__________________________________． 【答案】　(1)7.62　7.57　(2)9.75　小于　重物受空氣阻力，紙帶受限位孔或打點(diǎn)計時器振針的阻力 8．一位同學(xué)做“用自由落體運(yùn)動驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)． (1)現(xiàn)有下列器材可供選擇：鐵架臺、電磁

40、打點(diǎn)計時器及復(fù)寫紙、紙帶若干、4～6 V低壓交流電源、天平、秒表、導(dǎo)線、電鍵、重錘．其中不必要的器材是：______________；缺少的器材是________________． (2)根據(jù)紙帶算出相關(guān)各點(diǎn)的速度v，量出下落的距離h，以v2/2為縱軸，以h為橫軸畫出的圖線應(yīng)是下圖中的________． 答案　(1)天平、秒表　毫米刻度尺　(2)C 9．某同學(xué)利用豎直上拋小球的頻閃照片驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．頻閃儀每隔0.05 s閃光一次，圖實(shí)Ⅵ－9中所標(biāo)數(shù)據(jù)為實(shí)際距離，該同學(xué)通過計算得到不同時刻的速度如下表(當(dāng)?shù)刂亓铀俣热?.8 m/s2，小球質(zhì)量m＝0.2 kg，結(jié)果保留三位有

41、效數(shù)字)： 時刻 t2 t3 t4 t5 速度(m·s－1) 5.59 5.08 4.58 (1)由頻閃照片上的數(shù)據(jù)計算t5時刻小球的速度v5＝________m/s. (2)從t2到t5時間內(nèi)，重力勢能增加量ΔEp＝______J，動能減少量ΔEk＝________J. (3)在誤差允許的范圍內(nèi)，若ΔEp與ΔEk近似相等，從而驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定 圖實(shí)Ⅵ－9 律．由上述計算得ΔEp________ΔEk(選填“＞”“＜”或“＝”)，造成這種結(jié)果的主要原因是______________． 答案　(1)4.08　(2)1.42　1.46 (3)＜

42、　原因見解析 10．如圖實(shí)Ⅵ－10甲所示是光電門傳感器的示意圖．它的一邊是發(fā)射器，另一邊是接收器，當(dāng)光路被物體擋住的時候，它就開始計時，當(dāng)光路再次恢復(fù)的時候，它就停止計時．這樣就可以測出擋光片擋光的時間．某同學(xué)利用光電門傳感器設(shè)計了一個研究小球下落過程中機(jī)械能是否守恒的實(shí)驗(yàn)．實(shí)驗(yàn)裝置如圖實(shí)Ⅵ－10乙所示，圖中A、B為固定在同一豎直線上的兩個光電門傳感器．實(shí)驗(yàn)時讓半徑為R的小球從某一高度處由靜止釋放，讓小球依次從A、B兩個光電門傳感器的發(fā)射器和接收器之間通過，測得擋光時間分別為t1、t2.為了證明小球通過A、B過程中的機(jī)械能守恒，還需要進(jìn)行一些實(shí)驗(yàn)測量和列式證明． 乙 圖實(shí)Ⅵ－10 (1)選出下列還需要的實(shí)驗(yàn)測量步驟 A．測出A、B兩傳感器之間的豎直距離h1 B．測出小球釋放時離桌面的高度H C．用秒表測出運(yùn)動小物體通過A、B兩傳感器的時間Δt D．測出小球由靜止釋放位置與傳感器A之間的豎直距離h2 (2)如果能滿足__________關(guān)系式，即能證明小球通過A、B過程中的機(jī)械能是守恒的． 答案　(1)A　(2)()2－()2＝2gh1 - 26 -