2016-2017學(xué)年人教版必修2-實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律-作業(yè)(共6頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上課時(shí)訓(xùn)練21實(shí)驗(yàn):驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律題組一實(shí)驗(yàn)原理與步驟1.(多選)在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中,要驗(yàn)證的是重物重力勢(shì)能的減少等于它動(dòng)能的增加,以下步驟僅是實(shí)驗(yàn)中的一部分,在這些步驟中多余的或錯(cuò)誤的有()A.用天平稱(chēng)出重物的質(zhì)量B.把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定到鐵架臺(tái)上,并用導(dǎo)線(xiàn)把它和低壓交流電源連接起來(lái)C.把紙帶的一端固定到重物上,另一端穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔,把重物提升到一定高度D.接通電源,待打點(diǎn)穩(wěn)定后釋放紙帶E.用停表測(cè)出重物下落的時(shí)間解析:在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中,需驗(yàn)證重力勢(shì)能減少量mgh和動(dòng)能增加量mv2之間的大小關(guān)系,若機(jī)械能守恒,則有mgh=mv2成

2、立,兩邊都有質(zhì)量,可約去,即驗(yàn)證gh=v2成立即可,故無(wú)需測(cè)質(zhì)量,A選項(xiàng)多余;對(duì)E選項(xiàng),測(cè)速度時(shí),用的是紙帶上的記錄點(diǎn)間的距離和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔,無(wú)需用停表測(cè)量,因此E選項(xiàng)也多余。答案:AE2.在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中,下列物理量中要用工具測(cè)量的有,通過(guò)計(jì)算得到的有。 A.重錘的質(zhì)量B.初始時(shí)重錘距地面的高度C.重錘下落的高度D.與重錘下落高度對(duì)應(yīng)的重錘瞬時(shí)速度解析:通過(guò)實(shí)驗(yàn)原理可知,重錘下落的高度要用毫米刻度尺直接量出,下落這一高度時(shí)對(duì)應(yīng)的速度由中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于那一段時(shí)間內(nèi)的平均速度求出,故需用工具測(cè)量的是C,通過(guò)計(jì)算得到的是D。答案:CD3.某同學(xué)為驗(yàn)證機(jī)械

3、能守恒定律編排了如下實(shí)驗(yàn)步驟:A.用天平稱(chēng)出重物的質(zhì)量B.把紙帶固定到重物上,并把紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,提升到一定高度C.拆掉導(dǎo)線(xiàn),整理儀器D.斷開(kāi)電源,調(diào)整紙帶,重做兩次E.用停表測(cè)出重物下落的時(shí)間F.用毫米刻度尺測(cè)出計(jì)數(shù)點(diǎn)與起點(diǎn)的距離,記錄數(shù)據(jù),并計(jì)算出結(jié)果,得出結(jié)論G.把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到低壓直流電源上H.接通電源,釋放紙帶I.把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到低壓交流電源上J.把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定到桌邊的鐵架臺(tái)上上述實(shí)驗(yàn)步驟中錯(cuò)誤的是,可有可無(wú)的是,其余正確且必要的步驟按實(shí)驗(yàn)操作順序排列應(yīng)是。(均只需填步驟的代號(hào)) 解析:對(duì)于物理實(shí)驗(yàn),掌握實(shí)驗(yàn)原理和操作方法是最基本的要求。只有掌握了實(shí)驗(yàn)原理,才能判斷出

4、實(shí)驗(yàn)步驟中哪些是錯(cuò)誤的,哪些是正確且必要的。只有親自動(dòng)手進(jìn)行認(rèn)真的操作,才能將實(shí)驗(yàn)步驟按正確的順序排列。上述實(shí)驗(yàn)步驟中錯(cuò)誤的是E和I,因?yàn)閷?shí)驗(yàn)中不需要測(cè)定時(shí)間,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)使用低壓交流電源?？捎锌蔁o(wú)的實(shí)驗(yàn)步驟是A。其余正確且必要的步驟按實(shí)驗(yàn)操作順序排列是JGBHDCF。答案:E、IAJGBHDCF題組二實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和注意事項(xiàng)4.如圖是用自由落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí)得到的一條紙帶。有關(guān)尺寸在圖中已注明。我們選中n點(diǎn)來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。下面舉一些計(jì)算n點(diǎn)速度的方法,其中正確的是()n點(diǎn)是第n個(gè)點(diǎn),則vn=gnTn點(diǎn)是第n個(gè)點(diǎn),則vn=g(n-1)Tvn=vn=A.B.C.D.解析:速度不能用v

5、=gt或v=計(jì)算,因?yàn)橹灰J(rèn)為加速度為g,機(jī)械能當(dāng)然守恒,即相當(dāng)于用機(jī)械守恒定律驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。況且用v=gt計(jì)算出的速度比實(shí)際值大,會(huì)得出機(jī)械能增加的結(jié)論,而因?yàn)槟Σ磷枇Φ挠绊?機(jī)械能應(yīng)該減小,所以速度應(yīng)從紙帶上直接測(cè)量計(jì)算。答案:C5.在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中,已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50 Hz。查得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=9.80 m/s2,測(cè)得所用的重物的質(zhì)量為1.00 kg。實(shí)驗(yàn)中得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶,把第1個(gè)點(diǎn)記為O點(diǎn),另選連續(xù)的4個(gè)點(diǎn)A、B、C、D作為測(cè)量的點(diǎn)。經(jīng)測(cè)量知道A、B、C、D各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別為62.99 cm、70.18 cm、77.76 cm、85

6、.73 cm。(1)根據(jù)以上數(shù)據(jù)可知,重物由O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn),重力勢(shì)能的減少量等于J,動(dòng)能的增加量等于J。(保留三位有效數(shù)字) (2)實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因主要是,為了減小誤差,懸掛在紙帶下的重物的質(zhì)量應(yīng)選擇。 (3)如果以為縱軸,以h為橫軸,根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出的-h圖線(xiàn)是,該線(xiàn)的斜率等于。 解析:(1)先判定D點(diǎn)的可靠性,即判定sBC-sAB是否等于sCD-sBC。如相等(或在誤差范圍內(nèi)),D點(diǎn)就可靠(在D點(diǎn)之前重物做自由落體運(yùn)動(dòng)),就可利用vC=求出重物在C點(diǎn)的速度,EkC=。則重力勢(shì)能的減少量Ep=mgh,h是O點(diǎn)到C點(diǎn)的距離。故Ep=mgh=1.00

7、5;9.80×0.777 6 J7.62 J。由于vC= m/s3.888 m/s,所以動(dòng)能的增加量Ek=×1.00×3.8882 J7.56 J。(2)產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔對(duì)紙帶有摩擦力,選擇質(zhì)量較大的重物可減小摩擦力的影響。(3)以為縱軸,以h為橫軸,根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出的-h圖線(xiàn)是一條過(guò)原點(diǎn)的斜傾直線(xiàn),該線(xiàn)的斜率為當(dāng)?shù)刂亓铀俣?。答?(1)7.627.56(2)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔對(duì)紙帶有摩擦力較大的(3)一條過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線(xiàn)當(dāng)?shù)刂亓铀俣?9.80 m/s2)(建議用時(shí):30分鐘)1.在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中,下列物理量中需要直接測(cè)量的是

8、() A.重物的質(zhì)量B.重力加速度C.重物下落的高度D.重物下落某一高度所對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度解析:重物的質(zhì)量不需要測(cè)量;重力加速度是已知的;重物下落的高度需要測(cè)量;瞬時(shí)速度是根據(jù)紙帶上的數(shù)據(jù)計(jì)算得出的。故選項(xiàng)C正確。答案:C2.某位同學(xué)做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn),下列操作步驟中錯(cuò)誤的是()A.把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上,用導(dǎo)線(xiàn)連接到低壓交流電源B.將連有重物的紙帶穿過(guò)限位孔,使重物停靠在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近C.先釋放紙帶,再接通電源D.更換紙帶,重復(fù)實(shí)驗(yàn),根據(jù)記錄處理數(shù)據(jù)解析:若先釋放紙帶,再接通電源,則紙帶的起點(diǎn)不是自由落體的起點(diǎn),選項(xiàng)C錯(cuò)誤。答案:C3.在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中,下列關(guān)于

9、實(shí)驗(yàn)誤差的說(shuō)法正確的是()A.所用電源的電壓不穩(wěn)是造成該實(shí)驗(yàn)誤差的主要原因B.重物質(zhì)量的稱(chēng)量不準(zhǔn)會(huì)引起較大的誤差C.重物質(zhì)量選得較大一些,有利于減小誤差D.在求某點(diǎn)的速度時(shí),通過(guò)所打的點(diǎn)得出時(shí)間t,再使用公式v=gt進(jìn)行計(jì)算,這樣得到的速度值會(huì)更準(zhǔn)確解析:本實(shí)驗(yàn)中紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔之間的摩擦力是實(shí)驗(yàn)誤差產(chǎn)生的主要來(lái)源。實(shí)驗(yàn)不需要測(cè)量重物質(zhì)量的具體數(shù)值,但重物重力較大時(shí),其摩擦力就相對(duì)小,這樣可以減小相對(duì)誤差。在求某點(diǎn)速度時(shí)不能使用v=gt公式計(jì)算,因該值為理論值而不是實(shí)驗(yàn)值,故答案應(yīng)選C。答案:C4.圖中甲、乙兩圖都是用來(lái)“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的裝置示意圖,已知該打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)頻率為50

10、 Hz。甲、乙兩圖相比較,圖所示的裝置較好,簡(jiǎn)單說(shuō)明原因:。 解析:因?yàn)橛脢A子固定紙帶,可以避免乙圖中用手握住紙帶的弊端,一方面,由于手的抖動(dòng)會(huì)造成紙帶上的第一個(gè)點(diǎn)跡被拖長(zhǎng)或位置不確定;另一方面,用夾子固定紙帶,便于將紙帶調(diào)整為豎直方向,以避免紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔之間產(chǎn)生過(guò)大的摩擦。答案:甲原因見(jiàn)解析5.驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)采用重物自由下落的方法。(1)若實(shí)驗(yàn)中所用重錘質(zhì)量m=1 kg,打點(diǎn)紙帶如圖所示。打點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02 s,則記錄B點(diǎn)時(shí)重錘的速度為。重錘的動(dòng)能為,從開(kāi)始下落到B點(diǎn),重錘的重力勢(shì)能減少量是,因此可以得出的結(jié)論是。(保留兩位小數(shù)) (2)根據(jù)紙帶算

11、出相關(guān)各點(diǎn)的速度v,量出下落距離h,則以v2為縱軸,以h為橫軸,畫(huà)出的圖象應(yīng)是。 解析:(1)vB=0.59 m/s,重錘的動(dòng)能EkB=0.17 J,重錘重力勢(shì)能的減少量EpB=mghB0.18 J。所以,在誤差允許范圍內(nèi),重物的動(dòng)能增加量等于重力勢(shì)能的減少量。(2)重錘下落過(guò)程中mgh=mv2,所以v2=gh,以v2為縱軸,h為橫軸,畫(huà)出的圖象應(yīng)是過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn)。答案:(1)0.59 m/s0.17 J0.18 J見(jiàn)解析(2)過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn)6.在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中,重物質(zhì)量m=1 kg,紙帶上打的點(diǎn)如圖所示,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器外接50 Hz 的低壓交流電源。(1)紙帶的哪一端與重物

12、相連?(2)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下B點(diǎn)時(shí)重物的速度是多少?(3)若g取9.8 m/s2,則從起點(diǎn)O到打B點(diǎn)的過(guò)程中機(jī)械能是否守恒?通過(guò)計(jì)算驗(yàn)證。解析:(1)左端,因?yàn)橹匚锱c第一個(gè)點(diǎn)最近。(2)vB=×10-2 m/s=0.98 m/s。(3)重錘重力勢(shì)能的減少量為Ep=mgh=1×9.8×5.01×10-2 J=0.49 J重錘動(dòng)能的增加量為Ek=×1×0.982 J=0.48 J在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi),可認(rèn)為Ep=Ek,機(jī)械能守恒。答案:(1)左端(2)0.98 m/s(3)見(jiàn)解析7.如圖甲所示,將包有白紙的圓柱棒代替紙帶和重物,蘸有顏料的毛筆固定在馬達(dá)上并隨之轉(zhuǎn)動(dòng),使之代替打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。當(dāng)燒斷掛圓柱棒的線(xiàn)后,圓柱棒沿豎直方向自由落下,毛筆就在圓柱棒的白紙上劃出記號(hào),如圖乙所示。測(cè)得記號(hào)之間的距離依次為26、42、58、74、90、106,單位為mm,已知馬達(dá)銘牌上有“1 440 r/min”的字樣,g取10 m/s2,請(qǐng)說(shuō)明如何由此驗(yàn)證機(jī)械能守恒。解析:由馬達(dá)銘牌“1 440 r/min”算出毛筆畫(huà)記號(hào)的時(shí)間間隔T= s0.04 s。根據(jù)vn=算出劃第n條線(xiàn)時(shí)圓柱棒的瞬時(shí)速度。vC= m/s=1.25 m/s,vD= m/s=1.65 m/s