人教版高中物理必修第二册课后习题 第8章 机械能守恒定律 分层作业27 实验 验证机械能守恒定律.docVIP

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分层作业27实验:验证机械能守恒定律

1.某学习小组使用手机拍摄视频探究自由下落的小球机械能是否守恒,实验装置如图甲所示。将一质量为2g的小球从一固定的毫米刻度尺旁边由静止释放,用手机录制小球自由下落的视频,然后用相应的软件处理得到分帧图片,由图中信息即可探究小球下落过程中机械能是否守恒。

图乙为小球下落过程中三幅连续相邻的分帧图片Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,相邻两幅分帧图片之间的时间间隔为0.02s。当地的重力加速度大小g取9.80m/s2。

(1)分帧图片Ⅱ中小球的瞬时速度约为m/s;(结果保留两位有效数字)?

(2)从分帧图片Ⅰ到分帧图片Ⅱ过程中小球重力势能变化量的大小为J,再根据数据计算出分帧图片Ⅰ到分帧图片Ⅱ过程中小球动能的变化量,对比分析即可推断自由下落的小球机械能是否守恒;(结果保留两位有效数字)?

(3)该小组又想到用图像探究自由下落的小球机械能是否守恒的方法,利用多帧图片测算其对应的速度v和下落的高度h,绘制出v2-h图像(图像为过原点的直线),若图像的斜率为(用重力加速度g表示),则可证明小球下落过程中机械能守恒。?

2.某实验小组利用气垫导轨做验证机械能守恒定律的实验,实验装置如图所示。

主要实验步骤如下:

Ⅰ.将气垫导轨放在水平桌面上,将导轨调至水平;

Ⅱ.测出遮光条的宽度d;

Ⅲ.将滑块移至图示位置,释放滑块,记录遮光条通过光电门的挡光时间Δt;

Ⅳ.用天平称出钩码质量m,滑块及遮光条总质量m0。

已知重力加速度大小为g,请回答下列问题:

(1)滑块经过光电门时的瞬时速度大小为;?

(2)实验中还需要测量的物理量有(注明物理量并用相应的字母表示);?

(3)在实验误差允许的范围内等式成立,则钩码和滑块组成的系统机械能守恒(用测量的物理量符号表示);?

(4)该实验产生系统误差的主要原因有??。?

3.图甲是用“落体法”验证机械能守恒定律的实验装置。(g取10m/s2)

甲

乙

丙

(1)选出一条点迹清晰的纸带如图乙所示,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,打点计时器通以频率为50Hz的交变电流。用分度值为1mm的刻度尺测得lOA=12.41cm,lOB=18.90cm,lOC=27.06cm,在计数点A和B、B和C之间还各有一个点,重锤的质量为1.00kg。根据以上数据可以算出,当打点计时器打B点时重锤的重力势能比开始下落时减少了J;此时重锤的速度vB=m/s,此时重锤的动能比开始下落时增加了J。(结果均保留三位有效数字)?

(2)某同学利用他自己实验时打出的纸带,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,然后以h为横轴、以12v2为纵轴作出了如图丙所示的图线,图线的斜率近似等于

A.20.0

B.10.0

C.5.0

(3)图丙所示图线未过原点O的原因可能是。?

4.某实验小组用如图甲所示的装置测量重力加速度。将小球A和手机B分别系在一条跨过定滑轮的不可伸长的软绳两端。打开手机B中的测速软件,令小球A和手机B静止,细绳拉紧,然后释放小球A和手机B,通过测速软件测得手机的加速度随时间变化的图线如图乙所示,已知小球A的质量mA=75g,手机B的质量mB=225g,当地实际重力加速度为9.8m/s2。

(1)实验测得的重力加速度大小为m/s2。(结果保留两位有效数字)?

(2)实验测得的重力加速度与实际重力加速度有明显差异,除实验中的偶然误差外,可能产生这一结果的原因是。?

(3)有同学提出本实验还可以研究机械能是否守恒,在小球A上方h高处安装光电门和配套的数字计时器。测量出小球的直径d,令小球A和手机B静止,细绳拉紧,然后释放小球A和手机B,数字计时器记录小球A通过光电门的时间t,则需要验证的原理式为(用物理量符号mA、mB、g、h、t表示)。?

5.(陕西咸阳期末)某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律,图乙是某次实验中正确操作得到的一条纸带,依次测出了计时点A、B、D、E、F到计时起点O的距离h1、h2、h3、h4、h5,已知打点频率为f,当地重力加速度大小为g。

甲

乙

丙

(1)关于此实验,下列说法正确的是。(填序号)?

A.重物最好选择密度小、体积大的物体

B.重物的质量可以不测量

C.该实验需要使用秒表

D.可以利用公式v=2gh来求解瞬时速度

(2)打E点时重物的速度表达式vE=。?

(3)若选取A到E的过程验