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2013高中物理7—9实验验证机械能守恒定律同步检测新人教版必修2
第7章 第9课时 实验:验证机械能守恒定律
基础夯实
1.(2011·黄岗中学高一检测)为验证在自由落体过程中物体的机械能是守恒的,某同学利用实验系统设计了一个实验,实验装置如图所示,图中A、B两点分别固定了两个速度传感器,速度传感器可以测出运动物体的瞬时速度.在实验中测得一物体自由下落经过A点时的速度是v1,经过B点时的速度是v2,为了证明物体经过A、B两点时的机械能相等,这位同学又设计了以下几个步骤,你认为其中不必要或者错误的是( )
A.用天平测出物体的质量
B.测出A、B两点间的竖直距离
C.利用mv22-mv12算出物体从A点运动到B点的过程中动能的变化量
D.验证v22-v12与2gh是否相等
答案:AC
2.在利用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中:
(1)打点计时器所接交流电的频率为50Hz,甲、乙两条实验纸带如图所示,应选________纸带好.
(2)若通过测量纸带上某两点间距离来计算某时刻的瞬时速度,进而验证机械能守恒定律.现已测得2、4两点间距离为s1,0、3两点间距离为s2,打点周期为T,为了验证0、3两点间机械能守恒,则s1、s2和T应满足的关系为________.
答案:(1)甲 (2)T2=
解析:(1)由于甲图中1、2两点间的距离(1.9mm)接近于2mm,故选甲图.
3.(2011·南宫中学高一检测)在利用自由落体“验证机械能守恒定律”的实验中,
(1)下列器材中不必要的是________(只需填字母代号).
A.重物 B.纸带
C.天平 D.电源
(2)如图所示为实验得到的一条点迹清晰的纸带,把第一个点记做O,另选连续的4个点A、B、C、D作为测量的点,经测量知道A、B、C、D各点到O点的距离分别为62.78cm、70.00cm、77.58cm、85.52cm.根据以上数据,可知重物由O点运动到B点,重力势能的减少量等于________J,动能的增加量等于________J.(已知所用重物的质量为1.00kg,当地重力加速度g=9.80m/s2,取3位有效数字.)
答案:(1)C (2)6.86 6.85
解析:(1)本实验不需要测量重锤的质量m.
(2)ΔEp=mgh=1×9.8×0.70J=6.86J
ΔEk=mvB2=m()2=6.85J
4.(辽宁实验中学高一检测)在“验证机械能守恒定律”的实验中:所用电源的频率为50Hz.某同学选择了一条理想的纸带,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)从下列器材中选出实验所必须的,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mkg,则重锤从开始下落到打B点时,减少的重力势能是________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)
答案:(1)ABD (2)1.91m 1.88m 在实验误差允许的范围内,重锤的机械能守恒
5.在利用打点计时器验证自由下落物体机械能守恒的实验中,设物体在打O点时释放,打点计时器打A点时物体速度为v,如图所示,一同学在实验报告中填写如下:
v=2.36m/s.h=28.76cm,=2.785m2/s2,gh=2.718m2/s2.由以上数据说明在误差范围内相等,故机械能守恒.
老师批阅:“数据非实验所得!”
老师作此批阅的理由是什么?
答案:在本实验中,由于空气阻力和摩擦力不可避免,所以重力势能的减少量大于动能的增加量,或者说物体下落的实际加速度a<g.所以实验所测数据的实际结果应是v2<gh.而不是这位同学的v2>gh.
6.(2010·聊城高一检测)在验证“机械能守恒定律”的实验中,已知打点计时器所用电源的频率为50Hz,查得当地重力加速度g=9.8m/s2.某同学选择了一条理想的纸带,用刻度尺测量时各计数点对应刻度尺的读数如图所示,图中O点是打点计时器打出的第一个点,A、B、C、D分别是每打两个点取出的计数点,则重物由O点运动到B点时,(重物质量为m)求:
(1)重力势能减少量为多少?
(2)动能增加量为多少?
(3)根据数据得出什么结论?产生误差的原因是什么?
答案:(1)1.911mJ (2)1.89mJ (3)在实验误差允许范围内,重锤重力势能减少量等于动能的增加量即机械能守恒;下落过程中克服摩擦阻力做功
解析:(1)重力势能减少量ΔEP=mghOB=1.91mJ
(2)重物下落到B点时速度vB==1.944m/s
增加的动能为ΔEk=mvB2=1.89mJ
(3)重锤的重
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