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【步步高】2014高考物理大一轮复习 实验六 验证机械能守恒定律


实验六

验证机械能守恒定律

1. 有 4 条用打点计时器(所用交流电频率为 50 Hz)打出的纸带 A、B、C、D,其中一条是做 “验证机械能守恒定律”实验时打出的.为找出该纸带,某同学在每条纸带上取了点迹 清晰的、连续的 4 个点,用刻度尺测出相邻两个点间距离依次为 s1、s2、s3.请你根据下 列 s1、s2、s3 的测量结果确定该

纸带为 (已知当地的重力加速度为 9.791 m/s ) A.61.0 mm 65.8 mm 70.7 mm B.41.2 mm 45.1 mm C.49.36 mm 53.0 mm
2

(

).

53.5 mm 57.3 mm

D.60.5 mm 61.0 mm 60.6 mm 解析 验证机械能守恒采用重锤的自由落体运动实现, 所以相邻的 0.02 s 内的位移增加 量为 Δ s=gT =9.791×0.02 m≈3.9 mm,答案为 C. 答案 C 2. 利用实图 6-2 所示装置进行验证机械能守恒定律的实验时, 需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度 v 和下落高度 h.某班同学利用实验得到的纸带,设计了以下 四种测量方案: a.用刻度尺测出物体下落的高度 h,并测出下落时间 t,通 过 v=gt 计算出瞬时速度 v. b.用刻度尺测出物体下落的高度 h,并通过 v= 2gh计算 出瞬时速度 v. c.根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度,等于 这点前后相邻两点间的平均速度,测算出瞬时速 度 v,
2 2

v2 并通过 h= 计算出高度 h. 2g

实图 6-2

d.用刻度尺测出物体下落的高度 h,根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度, 等于这点前后相邻两点间的平均速度 ,测算出瞬时速度 v. 以上方案中只有一种正确,正确的是________.(填入相应的字母) 解析 在验证机械能守恒定律的实验中不能将物体下落的加速度看做 g,只能把它当做

未知的定值,所以正确方案只有 d 项.

1

答案 d 3. 如实图 6-3 所示,两个质量分别为 m1 和 m2 的物块 A 和 B, 分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端(m1>m2),1、2 是两个 光电门.用此装置验证机械能守恒定律. (1)实验中除了记录物块 B 通过两光电门时的速度 v1、2 外, v 还需要测量的物理量是________. (2) 用 已 知 量 和 测 量 量 写 出 验 证 机 械 能 守 恒 的 表 达 式 _________________________ ________________________. 解析 A、B 运动过程中,若系统的机械能守恒,则有 m1gh 1 2 2 -m2gh= (m1+m2)(v2 -v1 ),所以除了记录物体 B 通过两 2 实图 6-3

光电门时的速度 v1、v2 外,还需要测的物理量有:m1 和 m2,两光电门之间的距离 h. 答案 (1)A、B 两物块的质量 m1 和 m2,两光电门之间的距离 h 1 2 2 (2)(m1-m2)gh= (m1+m2)(v2 -v1 ) 2 4. 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 0.05 s 闪光一次, 实图 6-4 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 9.8 m/s ,小球质量 m=0.2 kg, 结果保留三位有效数字): 时刻 速度(m/s)
2

t2
5.59

t3
5.08

t4
4.58

t5

(1)由频闪照片上的数据计算 t5 时刻小球的速度 v5=________m/s. (2)从 t2 到 t5 时间内, 重力势能增量 Δ Ep=________J, 动能减少量 Δ Ek=________J. (3)在误差允许的范围内,若 Δ Ep 与 Δ Ek 近似相等,从而验证了机 械能守恒定律. 由上述计算得 Δ Ep________Δ Ek(选填“>”“<”或 “=”),造成这种结果的主要原因是________________. ? 21.66+19.14? ×10 解析 (1)由 v5= 0.05×2 (2)从 t2 到 t5 时间内, Δ Ep=mgΔ h=0.2×9.8×(26.68+24.16+21.66)×10
-2 -2

实图 6-4

m/s=4.08 m/s.

J=1.42 J,

1 1 2 2 2 2 Δ Ek= m(v2 -v5 )= ×0.2×(5.59 -4.08 ) J=1.46 J. 2 2 (3)由于空气阻力的存在,故 Δ EP<Δ Ek.
2

答案 (1)4.08 (2)1.42 1.46 (3)< 存在空气阻力

5.某实验小组在做“验证机械能守恒定律”实验中,提出了如实图 6-5 所示的甲、乙两种 方案:甲方案为用自由落体运动进行实验,乙方案为用小车在斜面上下滑进行实验.

实图 6-5 (1) 组内同学对两种方案进行了深入的讨论分析,最终确定了一个大家认为误差相对较 小的方案,你认 为该小组选择的方案是_________________, 理由是___________________________________ ____________ ________________. (2)若该小组采用图甲的装置打出了一条纸带如图丙所示,相邻两点 之间的时间间隔为 0.02 s,请根据纸带 计算出 B 点的速度大小 ________m/s.(结果保留三位有效数字) (3)该小组内同学们根据纸带算出了相应点的速度,作出 v -h 图线 如实图 6-6 所示,请根据图线计算出当地的重力加速度 g = ______m/s .(结果保留两位有效数字) 答案 (1)甲 采用图乙实验时, 由于小车与斜面间存在摩擦力的作 用,且不能忽略,所以小车在下滑的过程中机械能不守恒,故图乙 不能用于验证机械能守恒 (2)1.37 (3)9.8 实图 6-6
2 2

3

4


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