hb070驗證機械能守恒定律

1、第70節(jié)驗證機械能守恒定律1.2016年上海卷26.（3分）在“用DIS研究機械能守恒定律”的實驗中，用到的傳感器是傳感器。若擺錘直徑的測量值大于其真實值會造成擺錘動能的測量值偏。（選填：“大”或“小”）?！敬鸢浮抗怆婇T；大【解析】在實驗中，擺錘的速度通過光電門進行測量，測量的速度是通過小球直徑d與擋光時間的比值進行計算，為：v=,當擺錘直徑測量值大于真實值時，小球直徑d會變大，導致計算出A的小球速度變大，故小球動能也會變大。2.2017年天津卷9.（2）如圖所示，打點計時器固定在鐵架臺上，使重物帶動紙帶從靜止開始白由II下落，利用此裝置驗證機械能守恒定律。B. 對于該實驗，下列操作中對減小實

2、驗誤差有利的是A.重物選用質量和密度較大的金屬錘B.兩限位孔在同一豎直面內(nèi)上下對正C.精確測量出重物的質量D?用手托穩(wěn)重物，接通電源后，撒手釋放重物某實驗小組利用上述裝置將打點計時器接到50Hz的交流電源上，按正確操作得到了一條完整的紙帶，由于紙帶較長，圖中有部分未畫出，如圖所示。紙帶上各點是打點計時器打出的計時點，其中O點為紙帶上打出的第一個點。重物下落高度應從紙帶上計時點間的距離直接測出，利用下列測量值能完成驗證機械能守恒定律的選項有(AB|JDEFGA.OA、AD和EG的長度OC、BC和CD的長度BD、CF和EG的長度C.AC、BD和EG的長度【答案】AB;BC?！窘馕觥恐匚镞x用質量和密

3、度較大的金屬錘，減小空氣阻力，以減小誤差，故A正確；兩限位孔在同一豎直面內(nèi)上下對正，減小紙帶和打點計時器之間的阻力，以減小誤差，故B正確；驗證機械能守恒定律的原理是:mgh一一mv;-一mv;,重物質量可以消去，無需精確測量出重物的質量,22故C錯誤；用手拉穩(wěn)紙帶，而不是托住重物，接通電源后，撒手釋放紙帶，故D錯誤。由EG的長度長度可求出打F點的速度V2,打0點的速度vi=O，但求不出OF之間的距離h,故A錯誤；由BC和CD的長度長度可求出打C點的速度V2,打0點的速度vi=0，有0C之間的距離h，可以來驗證機械能守恒定律，故B正確；由BD和EG的長度可分別求出打C點的速度vi和打F點的速度V

4、2，有CF之間的距離h,可以來驗證機械能守恒定律，故C正確；AC、BD和EG的長度可分別求出BCF三點的速度，但BC、CF、BF之間的距離都無法求出，無法驗證機械能守恒定律，故D錯誤。3.2013年海南卷11.某同學用圖(a)所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律。當?shù)刂亓σ阎螯c計時器所用電源的頻率為50Hz,加速度為g=9.80m/s2。實驗中該同學得到的一條點跡清晰的完整紙帶如圖(b)所示。紙帶上的第一個點記為O,另選連續(xù)的三個點A、B、C進行測量，圖中給出了這三個3位有效數(shù)字)點到O點的距離hA、hB和he的值。回答下列問題(計算結果保留(1) 打點計時器打B點時，重物速度的大小Vb=m/s

5、;(2) 通過分析該同學測量的實驗數(shù)據(jù)，他的實驗結果是否驗證了機械能守恒定律？簡要說明分析的依據(jù)。答案：(1)3.90(2)VB2/2=7.61(m/s)2,因為mvB2/2-mghb,近似驗證機械能守恒定律解析：(1)由勻變速直線運動中間時刻的瞬時速度等于平均速度可知vb二見虹，由電源頻率為2T50Hz可知T=0.02s，代入其他數(shù)據(jù)可解得VB=3.90m/s.(2)本實驗是利用白由落體運動驗證機械能守恒定律，只要在誤差允許范圍內(nèi)，重物重力勢能的減少等于其動能的增加，即可驗證機械能守恒定律。選同學的實驗結果近似驗證了機械能守恒定律。B點分析,由于1mvi：7.61m,mghb=7.857m,

6、故該究加速度與力、質量的關系”實驗(1)圖1中A、B、C、D、E表示部分實驗器材，甲同學需2AB4.2015年理綜浙江卷21.(10分)甲同學準備做“驗證機械能守恒定律”實驗同學需在圖中選用的器材用字母表示)(2)乙同學在實驗室選齊所需器材后，經(jīng)正確操作獲得如圖2所示的兩條紙帶和。紙帶?土？1?1|29303132333435363738cm|1|nii|irnmi282930323334353631cm勺加速度大(填或者)，其加速度大小答案：(1)AB;BDE(2)；(2.5±0.2)m/s2解析：(1)驗證“機械能守恒定律”實驗，需要在豎直面打出一條重錘下落的紙帶，即可驗證，故(

7、2)紙帶中前三個點的位移差為選儀器AB;“探究加速度與力、質量的關系”實驗需要鉤碼拉動小車打出一條紙帶，故選BDEAX1=(32.40-30.70)-(30.70-29.10)=0.1cm紙帶中前三個點的位移差為AX2=(31.65-29.00)-(29.00-27.40)=0.05cm2根據(jù)逐差法聯(lián)二aT可得紙帶的加速度比大，大小為0.110八-0.2222m/s2.5m/s。5.2011年海南卷14?現(xiàn)要通過實驗驗證機械能守恒定律。實驗裝置如圖1所示：水平桌面上固定一傾斜的氣墊導軌；導軌上A點處有一帶長方形遮光片的滑塊，其總質量為M,左端由跨過輕質光滑定滑輪的細繩與一質量為m的石去碼相連；

8、遮光片兩條長邊與導軌垂直；導軌上B點有一光電門，可以測量遮光片的瞬時速度。用g表示重力加速度。完成下列填空和作圖，遮光片經(jīng)過光電門時的擋光時間t。用d表示A點到導軌低端C點的距離,i=r光電門b?©示遮光片的寬度,s表示A,B兩點的距離，將遮光片通過光電門的平均速度看作滑埋通歹(1)若將滑塊白能的減小量A點由靜止釋放，則在滑塊從A運動至B的過程中，滑塊、片與瑟碼組成的系統(tǒng)重可表示為。動能的增加量可表示為。若在運動過程中機械能守恒，1與s的關系式為t2(2)多次改變光電門的位置，每次均令滑塊白同一點1t2(A點)下滑，測量相應的s與t值，結果如12345s(m)0.6000.8001.

9、0001.2001.400t(ms)8.227.176.445.855.431/t2(104s-2)1.481.952.412.923.391以s為橫坐標，A7為縱坐標，在答題卡上對應圖2位置的坐標紙中描出第1和第5個數(shù)據(jù)點；根據(jù)5個數(shù)據(jù)點作直線，求得該直線的斜率k=1(4m-1-2(保留3位有效數(shù)字)。1由測得的h、d、b、M和m數(shù)值可以計算出2s直線的斜率k。，將k和ko進行比較，若其差t2值在試驗允許的范圍內(nèi)，則可認為此試驗驗證了機械能守恒定律。答:(1)(dM-m)gs(Mm)br2t23.43,02.624-2i1/t(I04s),.4扣,1 2(hM-dm)g2St(Mm)db(2

10、)如圖；2.40|,.0.60.81.01.21.4藤到達B點的速度為vA-,動能的增加量2421/t(ioS)【解析】（1）重力勢能的減少量hh二Mgsmgs=（Mm）gs,pddK11b2"EkY(Mm)vA-(Mm)7若在運動過程中機械能守恒，可得：12(hM-dm)g22st(Mm)db3.02.62.21,8fliittSiottSitlift,»#BSMII（2）利用圖像可求得斜率為2.40X1m-1?-2phIUKI._nI?0.60.8-Bl20Hz、30Hz和40Hz。f,需要用實驗數(shù)據(jù)和其它題利用和圖（b）中給出B點時，重物下落的速度大小為打點計時器用實

11、驗數(shù)據(jù)分別進行逐差法得直線斜率為2.399X1m-12,保留3位有效數(shù)字為2.40X1m-16.2016年新課標I卷22.（5分）某同學用圖（a）所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律，其中打點計時器的電源為交流電源，可以使用的頻率有打出紙帶的一部分如圖（b）所示。該同學在實驗中沒有記錄交流電的頻率給條件進行推算。（1）若從打出的紙帶可判定重物勻加速下落的物理量可以寫出：在打點計時器打出MS1S2S3圖（b）時重物下落的速度大小為重物下落的加速度大小為已測得S=8.89cm,$=9.50cm,S3=10.10cm，當?shù)刂亓铀俣却笮?.80m/s2,實驗中重物受到的平均阻力大小約為其重力的1%,由

12、此推算出f為。zfff2答案：-(SiS2);(S2S3);(S3-S)(2)40222解析：(1)由于重物勻加速下落，A、B、C、D各相鄰點之間時間間隔相同，因此動到C的B點應是從A運過程的中間時刻，由勻變速直線運動的推論可得：B點的速度Vb等于AC段的平均速度，即VB=SiS22T1f由于T，故VB(SiS2)同理可得VC=f(S2，S3)勻加速直線運動的加速度VVc-vba;:(S2S3)-(SS2)+(S3S)(2)重物下落的過程中，由牛頓第二定律可得：mg_阻=0.01mgFaa=0.99gma由已知條件由得代入數(shù)據(jù)得f:40Hz代入得：7.2016年北京卷21(18分)R隨溫(1)

13、熱敏電阻常用于溫度控制或過熱保護裝置中。圖1為某種熱敏電阻和金屬熱電阻的阻值度t變化的示意圖。由圖可知，這種熱敏電阻在溫度上升時導電能力金屆熱電阻（選填“增強”或“減弱”）；相對金屬熱電阻而言，熱敏電阻對溫度變化的影響更（選填“敏感”或“不敏感”）A. （2）利用圖2裝置做“驗證機械能守恒定律”實驗。為驗證機械能是否守恒，需要比較重物下落過程中任意兩點間的動能變化量與勢能變化量速度變化量和勢能變化量速度變化量和高度變化量除帶夾子的重物、紙帶、鐵架臺（含鐵夾）、電磁打點計時器、導線及開圖2關外，在下列器材中，還必須使用的兩種器材是A.交流電源3）B.刻度尺C.天平（含瑟碼）實驗中，先接通電源，再

14、釋放重物，得到圖3所示的一條紙帶。在紙帶上選取三個連續(xù)打出的點A、B、C,測得它們到起始點0的距離分別為hA、hB、he。已知當?shù)刂亓铀俣葹間,打點計時器打點的周期為T。設重物的質量為m。從打O點到打E點的過程中，重物的重力勢能變化量AEp=動能變化量E=大多數(shù)學生的實驗結果顯示，重力勢能的減少量大于動能的增加量，原因是A.利用公式v=gt計算中午速度B.利用公式v=".2gh計算重物速度C.存在空氣阻力和摩擦力阻力的影響在紙帶上選取多個計數(shù)點，測量它們到起始點0的距（9芳同學想用下述方法研究機械能是否守恒D?沒有采用多次試驗去平均值的方法離h,計算對應計數(shù)點的重物速度V,描繪v2

15、-h圖像，并做如下判斷：若圖像是一條過原點的直線則重物下落過程中機械能守恒，請你分析論證該同學的判斷是否正確?！敬鸢浮?1)增強；敏感(2)AAB-mghb,!m(hAhA)2C該同學的判斷依據(jù)不正確22T【解析】(1)由R-t圖像可得，隨溫度升高熱敏電阻的阻值降低，且熱敏電阻阻值隨溫度變化的更快，所以當溫度上升時熱敏電阻導電能力增強，相對于金屬電阻而言，熱敏電阻對溫度變化的響應更敏感。(2) 由機械能守恒可知，實驗只需要比較動能的變化量和勢能的變化量。所以選A。電磁打點計時器使用的是交流電源，故A正確。因為在計算重力勢能時，需要用到紙帶上兩點之間的距離，所以還需要刻度尺，故B正確；根據(jù)mgh

16、=gmv2_0可把等式兩邊的質量抵消掉，故不需要天平，C錯誤。重力勢能改變兩為EpAmghB,由于下落過程中是勻變速直線運動，所以根據(jù)中間時刻規(guī)律可得B點的速度為vb=-hChA，所以_eamvb=-m(hc_)22T222T實驗過程中存在空氣阻力，紙帶運動過程中存在摩擦力，C正確；該同學的判斷依據(jù)不正確，在重物下落h的過程中，若阻力f恒定，根據(jù)mghfh=±mv20得2到v2=2(g_f)h可知，v2-h圖像就是過原點的一條直線。要向通過v2-h圖像的方法驗證機械能是m否守恒，還必須看圖像的斜率是否接近2g.11-1圖8.2016年江蘇卷11.某同學用如圖11-1所示的裝置驗證機械

17、能守恒定律。一根細線系住鋼球，方。在鋼球底部豎直地粘住一片寬度為d的遮光條.將鋼球懸掛在鐵架臺上，鋼球靜止于A點，光電門固定在A的正下拉至不同位置由靜止釋放，遮光條經(jīng)過光電門的擋光時間d可由計時器測出，取v二一作為鋼球經(jīng)過A點時的速度.記錄鋼球每次下落的高度h和計時器示數(shù)t,計算并比較鋼球在釋放點和A點之間的勢能變化大小AEp與動能變化大小呂，就能驗證機械能是否守恒題11-2圖示數(shù)如圖11-2所示，其讀用AEp=mgh計算鋼球重力勢能變化的大小，式中鋼球下落高度h應測量釋放時的鋼球球心到間的豎直距離。(3) A?鋼球在A點時的頂端B.鋼球在A點時的球心C.鋼球在a點時的底端1用£=;

18、百評算鋼球動能變化的大小，用刻度尺測量遮光條寬度,數(shù)為cm某次測量中，計時器的示數(shù)為0.0100s，則鋼球的速度為v=m/s下表為該同學的實驗結果:AEp/(10-2J)4.8929.78614.6919.5929.38AEk/(10-2J)5.0410.115.120.029.8他發(fā)現(xiàn)表中的AEP與AEk之間存在差異，認為這是由于空氣阻力造成的。你是否同意他的觀點？請說明理由。請你提出一條減小上述差異的改進建議?！敬鸢浮?1)B1.50(1.49?1.51都算對)1.50(1.49?1.51都算對)不同意，因為空氣阻力會造成AH小于AEp,但表中AEk大于AEp。l分別測出光電門和球心到懸點的長度L和I,計算AH時，將v折算成鋼球的速度v'=v?！窘馕觥?1)小球下落的高度為初末位置球心間的距離，所以選B