5 实验：验证机械能守恒定律2023版53同步物理人教版必修第二册.docx

第八章　机械能守恒定律 5　实验:验证机械能守恒定律 基础过关练 题组一　实验原理与操作 1.(2021江苏沭阳期中,节选)如图所示为“验证机械能守恒定律”的实验装置示意图。现有的器材为:带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重物。回答下列问题: (1)为完成此实验,除了所给的器材,还需要的器材有　　　　(填选项前的字母)。  A.毫米刻度尺 B.8 V直流电源 C.停表 D.8 V交流电源 E.天平 (2)利用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中,有以下几个主要步骤: a.接通电源 b.处理数据 c.松开纸带 d.安装纸带并悬挂重物 e.把打点计时器固定在铁架台上。 以上步骤合理的顺序是e、　　　、　　　、　　　、b。  (3)实验中发现重物减小的重力势能略大于增加的动能,其主要原因是:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  题组二　数据处理与分析 2.(2021山东济宁邹城期中,改编)如图1所示是利用自由落体运动进行“验证机械能守恒定律”的实验。所用的打点计时器连接50 Hz的交流电。 图1 (1)甲同学按照正确的实验步骤操作后,选出一条纸带如图2所示,其中O点为打点计时器打下的第一个点,A、B、C为三个计数点,用刻度尺测得OA=12.41 cm、OB=18.60 cm、OC=27.21 cm,在计数点A和B、B和C之间还各有一个点。已知重物质量为0.50 kg,OB段对应的重物重力势能的减少量ΔEp=　　　J,重物的动能增加量ΔEk=　　　J。(结果均保留三位有效数字)  图2 (2)乙同学想利用该实验装置测定当地的重力加速度。他打出了一条纸带后,利用纸带测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h,算出了各计数点对应的速度v,以h为横轴,以12v2为纵轴画出了如图3所示的图线。由于图线没有过原点,他又检查了几遍,发现测量和计算都没有出现问题,其错误操作可能是　　　　　　　　;乙同学测出该图线的斜率为k,如果不计一切阻力,则当地的重力加速度g　　　　k(选填“大于”“等于”或“小于”)。  图3 (3)丙同学利用图1进行“验证机械能守恒定律”的实验,正确操作后,得到一条纸带,经过测量计算后,画出了如图4所示的E-h图线,则图中表示重物动能随重物高度变化的图线为　　　　(填“图线A”或“图线B”)。  图4 3.(2022北京石景山期末,节选)用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。重锤从高处由静止开始下落,重锤上拖着的纸带通过打点计时器,打出一系列的点,对纸带上点迹间的距离进行测量,可验证机械能守恒定律。已知当地重力加速度为g。 甲 (1)为了减小实验误差,对体积和形状相同的重锤,实验时应选择的材质是　　　　;  A.木头　　　　　　　　　B.钢 C.泡沫　　　　　　　　　D.塑料 (2)如图乙所示,根据打出的纸带,选取纸带上的连续的五个点A、B、C、D、E,通过测量并计算出点B距起始点O的距离为x0,B、C两点间的距离为x1,C、D两点间的距离为x2,若相邻两点的打点时间间隔为T,重锤质量为m,根据这些条件计算重锤从释放到打下C点时的重力势能减少量ΔEp=　　　　,动能增加量ΔEk=　　　　　　;  乙 (3)某同学利用图乙中纸带,先分别测量出从A点到B、C、D、E、F、G点的距离h(其中F、G点为E点后连续打出的点,图中未画出),再计算打出B、C、D、E、F各点时重锤下落的速度,绘制了v2-h图像,如图丙所示,并求得图线的斜率为k。请说明如何根据图像验证重锤下落过程机械能是否守恒? 丙 能力提升练 题组　拓展与创新实验 1.(2022山东青岛十七中期末,改编)某同学利用如图甲所示的气垫导轨装置验证系统机械能守恒,在气垫导轨上安装了两个光电门1、2,滑块上固定一遮光条,滑块用细线绕过定滑轮与钩码相连。 (1)实验时要调整气垫导轨水平,不挂钩码和细线,接通气源,轻推滑块从轨道右端向左运动的过程中,发现遮光条通过光电门2的时间大于通过光电门1的时间。以下能够达到调整气垫导轨水平的措施是　　　　(选填相应选项前的符号)。  A.调节旋钮P使轨道左端升高一些 B.遮光条的宽度增大一些 C.滑块的质量增大一些 D.气源的供气量增大一些 (2)调整气垫导轨水平后,挂上细线和钩码进行实验,测出光电门1、2间的距离L。遮光条的宽度d,滑块和遮光条的总质量M,钩码质量m。由数字计时器读出遮光条通过光电门1、2的时间t1、t2,则遮光条通过光电门1时的瞬时速度v1=　　　　;验证系统机械能守恒的表达式是　　　　　　　(用题中的字母表示,当地重力加速度为g)。  2.(2022山西大同期末)为了验证物体沿光滑斜面下滑的过程中机械能守恒,某学习小组用如图所示的气垫导轨装置(包括导轨、气源、光电门、滑块、遮