8.5实验：验证机械能守恒定律（分层作业）（解析版）高一物理同步高效课堂（人教版2019必修第二册）.docxVIP

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第5节实验：验证机械能守恒定律

原型实验

1．在“验证机械能守恒定律”的实验中

(1)下列操作正确的是（）

A．B．C．

(2)除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的器材是（）

A．交流电源 B．刻度尺 C．天平（含砝码） D．秒表

(3)实验中，先接通电源，再释放重物，得到如图所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC，已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m，从打点计时器打O点到打B点的过程中，重物的重力势能减少量?Ep=，动能增加量?Ek=。

【答案】(1)B(2)AB(3)

【详解】（1）手提纸带上端使纸带竖直，同时使重物靠近打点计时器，由静止释放。

故选B。

（2）AD．电磁打点计时器可记录重物运动的时间，不需要秒表，电磁打点计时器使用的是交流电源，故A正确，D错误；

B．需要用刻度尺测量纸带上两点之间的距离，故B正确；

C．由于验证机械能守恒的表达式中质量可以约掉，所以不需要天平测质量，故C错误。故选AB。

（3）[1][2]打点计时器打O点到打B点的过程中，重物的重力势能减少量为根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度有则动能增加量为

2．用如图1所示的实验装置验证机械能守恒定律。

(1)关于该实验的操作和数据分析，以下说法中哪个是正确的？_____（填正确答案标号）

A．将打点计时器接到学生电源的“直流输出”上

B．必须用天平测出重锤的质量

C．先接通电源，后释放纸带

D．用计算打点计时器打下某点时的瞬时速度

(2)安装好实验装置，正确进行实验操作。从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图2所示。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC。设当地重力加速度为g，打点计时器打点周期为T。只要表达式在误差允许的范围内成立，就可以验证机械能守恒。（用本小问中所给字母书写表达式）

(3)按照正确的操作多次完成实验后，发现由纸带上的数据计算出来的重锤重力势能的减少量总是略大于动能的增加量。关于这个误差，下列说法中哪个是正确的？_____（填正确答案标号）

A．该误差属于偶然误差，主要由于存在空气阻力和摩擦阻力引起的

B．该误差属于偶然误差，主要由于没有采用多次实验取平均值的方法造成的

C．该误差属于系统误差，主要由于存在空气阻力和摩擦阻力引起的

D．该误差属于系统误差，主要由于没有采用多次实验取平均值的方法造成的

【答案】(1)C(2)(3)C

【详解】（1）A．将打点计时器接到学生电源的“交流输出”上，选项A错误；

B．该实验要验证的关系为两边消掉m，则实验中不需要用天平测出重锤的质量，选项B错误；

C．实验时要先接通电源，后释放纸带，选项C正确；

D．若用计算打点计时器打下某点时的瞬时速度，就相当于间接应用了机械能守恒，失去了验证的意义了，选项D错误。故选C。

（2）若机械能守恒，则即

（3）按照正确的操作多次完成实验后，发现由纸带上的数据计算出来的重锤重力势能的减少量总是略大于动能的增加量，这误差属于系统误差，主要由于存在空气阻力和摩擦阻力引起的，一部分重力势能转化为内能。故选C。

创新实验

3．某同学设计出如图所示的实验装置来验证机械能守恒定律。让小球自由下落，下落过程中小球的球心经过光电门1和光电门2。小球直径d，光电计时器记录下小球通过光电门的时间Δt1，Δt2，已知当地的重力加速度为g。

(1)为了验证机械能守恒定律，该实验还需要测量下列哪些物理量（填选项序号）。

A．小球的质量m

B．光电门1和光电门2之间的距离h

C．小球从光电门1到光电门2下落的时间t

(2)小球通过光电门1时的瞬时速度v1=（用题中所给的物理量符号表示）

(3)若满足表达式（用题中所给的物理量符号表示），就可以验证小球下落过程中机械能守恒。

(4)小明和小凯实验前发现光电门1损坏，就拆掉光电门1，用其余器材做实验，他们上下调节光电门2，记录多组实验数据，利用记录的数据作出图像，根据图像判断机械能守恒是否成立。

①除光电门记录Δt以外，他们还补充测量了一个物理量X，X应该代表；

②最能直观地判断出结论的是（、、，）图像。

③该若该图像满足斜率k=（用题中所给的物理量符号表示），可以证明小球下落过程中机械能守恒。

【答案】(1)B(2)(3)(