2025高考物理一輪復(fù)習(xí)第16講.實(shí)驗(yàn)7：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.含答案

2025高考物理一輪復(fù)習(xí)第16講.實(shí)驗(yàn)7：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.含答案202025年高考解決方案實(shí)驗(yàn)7：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)7：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 學(xué)生姓名：學(xué)生姓名：上課時(shí)間：上課時(shí)間：第16講實(shí)驗(yàn)7驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律階段復(fù)習(xí)階段復(fù)習(xí)前段時(shí)間學(xué)習(xí)的內(nèi)容現(xiàn)在是否依然很熟練？是否需要去自己的錯(cuò)題寶庫(kù)游覽一番？2014年高考怎么考2014年高考怎么考考點(diǎn)解讀2011年2012年2013年---------------------知識(shí)講解知識(shí)講解實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)原理：物體在自由下落過(guò)程中，重力勢(shì)能減少，動(dòng)能增加。如果忽略空氣阻力，只有重力做功，物體的機(jī)械能守恒，重力勢(shì)能的減少等于動(dòng)能的增加。設(shè)物體的質(zhì)量為m，借助打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下紙帶，由紙帶測(cè)算出至某時(shí)刻下落的高度h及該時(shí)刻的瞬時(shí)速度v；進(jìn)而求得重力勢(shì)能的減少量和動(dòng)能的增加量；比較和，若在誤差允許的范圍內(nèi)相等，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒。測(cè)定第n點(diǎn)的瞬時(shí)速度：依據(jù)“物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，在某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于這段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度”，用公式計(jì)算（T為打下相鄰兩點(diǎn)的時(shí)間間隔）。實(shí)驗(yàn)器材：電火花計(jì)時(shí)器（或電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器），交流電源，紙帶（復(fù)寫紙片），重物（帶紙帶夾子），導(dǎo)線，刻度尺，鐵架臺(tái)（帶夾子）。實(shí)驗(yàn)步驟按圖裝置固定好計(jì)時(shí)器，并用導(dǎo)線將計(jì)時(shí)器接到電壓合適的交流電源上（電火花計(jì)時(shí)器要接到220V交流電源上，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器要接到4V～6V的交流低壓電源上）。將紙帶的一端用小夾子固定在重物上，使另一端穿過(guò)計(jì)時(shí)器的限位孔，用手豎直提著紙帶，使重物靜止在靠近計(jì)時(shí)器的地方。接通電源，松開紙帶，讓重物自由下落，計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列小點(diǎn)。換幾條紙帶，重做上面的實(shí)驗(yàn)。從幾條打上了點(diǎn)的紙帶上挑選第一、二兩點(diǎn)間的距離接近2mm且點(diǎn)跡清晰的紙帶進(jìn)行測(cè)量。在挑選出的紙帶上，先記下打第一個(gè)點(diǎn)的位置0（或A），再任意選取幾個(gè)點(diǎn)1、2、3（或B、C、D）等，用刻度尺量出各點(diǎn)到0的距離、、等，如圖所示。用公式計(jì)算出各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度、、等。計(jì)算出各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的勢(shì)能減少量和動(dòng)能的增加量的值，進(jìn)行比較，得出結(jié)論。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在只有重力做功的情況下，物體的重力勢(shì)能和動(dòng)能可以相互轉(zhuǎn)化，但機(jī)械能的總量保持不變。實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)計(jì)時(shí)器要豎直地架穩(wěn)、放正。架穩(wěn)就是要牢固、穩(wěn)定。重物下落時(shí)它不振動(dòng)；放正就是使上下兩個(gè)限位孔在同一豎直平面內(nèi)一條豎直線上與紙帶運(yùn)動(dòng)方向相同，以減小紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)與限位孔的摩擦（可用手提住固定好重物的紙帶上端，上下拉動(dòng)紙帶，尋找一個(gè)手感阻力最小的位置）。打點(diǎn)前的紙帶必須平直，不要卷曲，否則紙帶在下落時(shí)會(huì)卷到計(jì)時(shí)器的上邊緣上，從而增大了阻力，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差過(guò)大。接通電源前，提紙帶的手必須拿穩(wěn)紙帶，并使紙帶保持豎直，然后接通電源，待計(jì)時(shí)器正常工作后，再松開紙帶讓重物下落，以保證第一個(gè)點(diǎn)跡是一個(gè)清晰的小點(diǎn)。對(duì)重物的要求：選用密度大、質(zhì)量大些的物體，以減小運(yùn)動(dòng)中阻力的影響（使重力遠(yuǎn)大于阻力）。紙帶的挑選：應(yīng)挑選第一、二兩點(diǎn)間的距離接近2mm且點(diǎn)跡清晰的紙帶進(jìn)行測(cè)量。這是因?yàn)椋罕緦?shí)驗(yàn)的前提是在重物做自由落體運(yùn)動(dòng)的情況下，通過(guò)研究重力勢(shì)能的減少量與動(dòng)能的增加量是否相等來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒的，故應(yīng)保證紙帶（重物）是在打第一個(gè)點(diǎn)的瞬間開始下落。計(jì)時(shí)器每隔0.02s打一次點(diǎn)，做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體在最初0.02s內(nèi)下落的距離，所以若紙帶第一、二兩點(diǎn)間的距離接近2mm，就意味著重物是在打第一個(gè)點(diǎn)時(shí)的瞬間開始下落的，從而滿足本次實(shí)驗(yàn)的前提條件（打第一個(gè)點(diǎn)物體的初速度為零，開始做自由落體運(yùn)動(dòng)）。測(cè)量下落高度時(shí)，必須從起點(diǎn)0量起。為了減小測(cè)量的相對(duì)誤差，選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)要離0點(diǎn)適當(dāng)遠(yuǎn)些（紙帶也不宜過(guò)長(zhǎng)，其有效長(zhǎng)度可在60cm～80cm以內(nèi)）。本實(shí)驗(yàn)并不需要知道重力勢(shì)能減少量和動(dòng)能增加量的具體數(shù)值，只要對(duì)和進(jìn)行比較（實(shí)際上只要驗(yàn)證即可）以達(dá)到驗(yàn)證機(jī)械能守恒的目的，所以不必測(cè)出重物的質(zhì)量。誤差分析：做好本實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是盡量減小重物下落過(guò)程中的阻力，但阻力不可能完全消除。本實(shí)驗(yàn)中，誤差的主要來(lái)源是紙帶摩擦和空氣阻力。由于重物及紙帶在下落中要不斷地克服阻力做功，因此物體動(dòng)能的增加量必稍小于重力勢(shì)能的減少量，這是系統(tǒng)誤差。減小系統(tǒng)誤差的方法有選用密度大的實(shí)心重物，重物下落前紙帶應(yīng)保持豎直，選用電火花計(jì)時(shí)器等。由于測(cè)量長(zhǎng)度會(huì)造成誤差，屬偶然誤差，減少辦法一是測(cè)距離都應(yīng)從起點(diǎn)0量起，下落高度h適當(dāng)大些（過(guò)小，h不易測(cè)準(zhǔn)確；過(guò)大，阻力影響造成的誤差大），二是多測(cè)幾次取平均值。利用重錘下落驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，下面敘述正確的是（）A．應(yīng)該用天平稱出物體的質(zhì)量B．應(yīng)該選用點(diǎn)跡清晰，特別是第一點(diǎn)沒(méi)有拉成長(zhǎng)條的紙帶C．操作時(shí)應(yīng)在接通電源的同時(shí)放開紙帶D．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接在電壓為4～6V的直流電源上某位同學(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)線連接到低壓交流電源B．將連有重錘的紙帶穿過(guò)限位孔，將紙帶和重錘提升到一定高度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)如圖所示，小球從豎直磚墻某位置靜止釋放，用頻閃照相機(jī)在同一底片上多次曝光，得到了圖中1、2、3、4、5…所示小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中每次曝光的位置。連續(xù)兩次曝光的時(shí)間間隔均為T，每塊磚的厚度為d。根據(jù)圖中的信息，下列判斷正確的是（）A．能判定位置“1”是小球釋放的初始位置B．能求出小球下落的加速度為eq\f(d,T2)C．能求出小球在位置“3”的速度為eq\f(7d,2T)D．如果已知d和T的數(shù)值，就能判定小球下落過(guò)程中機(jī)械能是否守恒光電計(jì)時(shí)器是物理實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常用到的一種精密計(jì)時(shí)儀器，它由光電門和計(jì)時(shí)器兩部分組成，光電門的一臂的內(nèi)側(cè)附有發(fā)光裝置（發(fā)射激光的裝置是激光二極管，發(fā)出的光束很細(xì)），如圖中的A和A′，另一臂的內(nèi)側(cè)附有接收激光的裝置，如圖中的B和B′，當(dāng)物體在它們之間通過(guò)時(shí)，二極管發(fā)出的激光被物體擋住，接收裝置不能接收到激光信號(hào)，同時(shí)計(jì)時(shí)器就開始計(jì)時(shí)，直到擋光結(jié)束光電計(jì)時(shí)器停止計(jì)時(shí)，故此裝置能精確地記錄物體通過(guò)光電門所用的時(shí)間．現(xiàn)有一小球從兩光電門的正上方開始自由下落，如圖所示，（1）若要用這套裝置來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，則要測(cè)量的物理量有________（每個(gè)物理量均用文字和字母表示，如高度H）（2）驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的關(guān)系式為________________．如圖所示，兩個(gè)質(zhì)量各為m1和m2的小物塊A和B，分別系在一條跨過(guò)定滑輪的軟繩兩端，已知m1>m2.現(xiàn)要利用此裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．（1）若選定物塊A從靜止開始下落的過(guò)程進(jìn)行測(cè)量，則需要測(cè)量的物理量有________．（在橫線上填入選項(xiàng)前的編號(hào)）①物塊的質(zhì)量m1、m2；②物塊A下落的距離及下落這段距離所用的時(shí)間；③物塊B上升的距離及上升這段距離所用的時(shí)間；④繩子的長(zhǎng)度．（2）為提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確程度，某小組同學(xué)對(duì)此實(shí)驗(yàn)提出以下建議：①繩的質(zhì)量要輕；②在“輕質(zhì)繩”的前提下，繩子越長(zhǎng)越好；③盡量保證物塊只沿豎直方向運(yùn)動(dòng)，不要搖晃；④兩個(gè)物塊的質(zhì)量之差要盡可能大．以上建議中確實(shí)對(duì)提高準(zhǔn)確程度有作用的是________．（在橫線上填入選項(xiàng)前的編號(hào)）（3）寫出一條上面沒(méi)有提到的對(duì)提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確程度有益的建議：______________________.下列關(guān)于“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)誤差的說(shuō)法中，正確的是（）A．重物質(zhì)量的稱量不準(zhǔn)會(huì)造成較大誤差 B．重物質(zhì)量選用得大些，有利于減小誤差C．重物質(zhì)量選用得較小些，有利于減小誤差 D．紙帶下落和打點(diǎn)不同步不會(huì)影響實(shí)驗(yàn)有4條用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（所用交流電頻率為50Hz）打出的紙帶A、B、C、D，其中一條是做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)時(shí)打出的。為找出該紙帶，某同學(xué)在每條紙帶上取了點(diǎn)跡清晰的、連續(xù)的4個(gè)點(diǎn)，用刻度尺測(cè)出相鄰兩個(gè)點(diǎn)間距離依次為s1、s2、s3。請(qǐng)你根據(jù)下列s1、s2、s3的測(cè)量結(jié)果確定該紙帶為（已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹?.791m/s2）（）A．61.0mm65.8mm70.7mm B．41.2mm45.1mm53.0mmC．49.6mm53.5mm57.3mm D．60.5mm61.0mm60.6mm某同學(xué)利用豎直上拋小球的頻閃照片驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。頻閃儀每隔0.05s閃光一次，圖中所標(biāo)數(shù)據(jù)為實(shí)際距離，該同學(xué)通過(guò)計(jì)算得到不同時(shí)刻的速度如下表（當(dāng)?shù)刂亓铀俣热?0m/s2，小球質(zhì)量m＝0.2kg，結(jié)果保留三位有效數(shù)字）：時(shí)刻t2t3t4t5速度（m/s）5.595.084.58（1）由頻閃照片上的數(shù)據(jù)計(jì)算t5時(shí)刻小球的速度v5＝________m/s。（2）從t2到t5時(shí)間內(nèi)，重力勢(shì)能增加量ΔEp＝_____J，動(dòng)能減小量ΔEk＝_____J。（3）在誤差允許的范圍內(nèi)，若ΔEp與ΔEk近似相等，從而驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律。由上述計(jì)算得ΔEp___ΔEk（選填“>”“<”或“＝”），造成這種結(jié)果的主要原因是______。（1）圖乙的圖像中，表示小球的重力勢(shì)能Ep、動(dòng)能Ek、機(jī)械能E隨小球距D點(diǎn)的高度h變化關(guān)系的圖線分別是________（按順序填寫相應(yīng)圖線所對(duì)應(yīng)的文字）。（2）根據(jù)圖乙所示的實(shí)驗(yàn)圖像，可以得出的結(jié)論是___________________________________________________________________________________________________。某研究性學(xué)習(xí)小組在做“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50Hz，查得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝9.80m/s2。測(cè)得所用重物的質(zhì)量為1.00kg。（1）下面敘述中正確的是________。A．應(yīng)該用天平稱出重物的質(zhì)量B．可選用點(diǎn)跡清晰，第一、二兩點(diǎn)間的距離接近2mm的紙帶來(lái)處理數(shù)據(jù)C．操作時(shí)應(yīng)先松開紙帶再通電D．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接在電壓為4～6V的交流電源上（2）實(shí)驗(yàn)中甲、乙、丙三學(xué)生分別用同一裝置得到三條點(diǎn)跡清晰的紙帶，量出各紙帶上第一、二兩點(diǎn)間的距離分別為0.18cm、0.19cm、0.25cm，則可肯定________同學(xué)在操作上有錯(cuò)誤，錯(cuò)誤是________。若按實(shí)驗(yàn)要求正確地選出紙帶進(jìn)行測(cè)量，量得連續(xù)三點(diǎn)A、B、C到第一個(gè)點(diǎn)O間的距離分別為15.55cm、19.20cm和23.23cm。則當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)B時(shí)重物的瞬時(shí)速度v＝________m/s；重物由O到B過(guò)程中，重力勢(shì)能減少了________J，動(dòng)能增加了________J（保留3位有效數(shù)字），根據(jù)所測(cè)量的數(shù)據(jù)，還可以求出重物實(shí)際下落的加速度為________m/s2，則重物在下落的過(guò)程中所受到的阻力為________N。某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)驗(yàn)證鉤碼和滑塊所組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒。（1）實(shí)驗(yàn)前需要調(diào)整氣墊導(dǎo)軌底座使之水平，利用現(xiàn)有器材如何判斷導(dǎo)軌是否水平？_______________________________________________________________________（2）如圖實(shí)所示（經(jīng)放大后的），游標(biāo)卡尺測(cè)得遮光條的寬度d＝________cm；實(shí)驗(yàn)時(shí)將滑塊從圖示位置由靜止釋放，由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過(guò)光電門的時(shí)間Δt＝1.2×10－2s，則滑塊經(jīng)過(guò)光電門時(shí)的瞬時(shí)速度為________m/s。在本次實(shí)驗(yàn)中還需要測(cè)量的物理量有：鉤碼的質(zhì)量m、________和________（文字說(shuō)明并用相應(yīng)的字母表示，g為已知）。（3）本實(shí)驗(yàn)通過(guò)比較________和________在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)是否相等（用測(cè)量的物理量符號(hào)表示），從而驗(yàn)證系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。（1）在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，有下列器材可供選擇：鐵架臺(tái)、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、復(fù)寫紙、低壓直流電源、天平、導(dǎo)線、秒表、開關(guān)、夾子。其中不必要的器材是，缺少的器材是。（2）利用電火花計(jì)時(shí)器做如下實(shí)驗(yàn)。某同學(xué)使用如圖所示的裝置來(lái)驗(yàn)證“機(jī)械能守恒定律”，下面是操作步驟：a．按圖示安裝器材；b．松開鐵夾，使重錘帶動(dòng)紙帶下落；c．接通電火花計(jì)時(shí)器電源，使計(jì)時(shí)器開始工作d．進(jìn)行數(shù)據(jù)處理：e．根據(jù)需要，在紙帶上測(cè)量數(shù)據(jù)。把上述必要的操作步驟按正確的順序排列。（3）利用圖示裝置進(jìn)行驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的試驗(yàn)時(shí)，需要測(cè)量物體由靜止開始自由下落到某點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度和下落高度。某班同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，設(shè)計(jì)了以下四種測(cè)量方案。 a．用刻度尺測(cè)出物體下落的高度，并測(cè)出下落時(shí)間,通過(guò)計(jì)算出瞬時(shí)速度. b．用刻度尺測(cè)出物體下落的高度，并通過(guò)計(jì)算出瞬時(shí)速度. c．根據(jù)做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度，等于這點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度，測(cè)算出瞬時(shí)速度，并通過(guò)計(jì)算出高度. d．用刻度尺測(cè)出物體下落的高度，根據(jù)做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度，等于這點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度，測(cè)算出瞬時(shí)速度。 以上方案中只有一種正確，正確的是。（填入相應(yīng)的字母）知識(shí)講解知識(shí)講解實(shí)驗(yàn)原理：物體在自由下落過(guò)程中，重力勢(shì)能減少，動(dòng)能增加。如果忽略空氣阻力，只有重力做功，物體的機(jī)械能守恒，重力勢(shì)能的減少等于動(dòng)能的增加。設(shè)物體的質(zhì)量為m，借助打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下紙帶，由紙帶測(cè)算出至某時(shí)刻下落的高度h及該時(shí)刻的瞬時(shí)速度v；進(jìn)而求得重力勢(shì)能的減少量和動(dòng)能的增加量；比較和，若在誤差允許的范圍內(nèi)相等，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒。測(cè)定第n點(diǎn)的瞬時(shí)速度：依據(jù)“物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，在某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于這段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度”，用公式____________計(jì)算（T為打下相鄰兩點(diǎn)的時(shí)間間隔）。實(shí)驗(yàn)步驟按圖裝置固定好計(jì)時(shí)器，并用導(dǎo)線將計(jì)時(shí)器接到電壓合適的交流電源上（電火花計(jì)時(shí)器要接到220V交流電源上，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器要接到4V～6V的交流低壓電源上）。將紙帶的一端用小夾子固定在重物上，使另一端穿過(guò)計(jì)時(shí)器的限位孔，用手豎直提著紙帶，使重物靜止在靠近計(jì)時(shí)器的地方。接通電源，松開紙帶，讓重物自由下落，計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列小點(diǎn)。換幾條紙帶，重做上面的實(shí)驗(yàn)。從幾條打上了點(diǎn)的紙帶上挑選第一、二兩點(diǎn)間的距離接近______且點(diǎn)跡清晰的紙帶進(jìn)行測(cè)量。在挑選出的紙帶上，先記下打第一個(gè)點(diǎn)的位置0（或A），再任意選取幾個(gè)點(diǎn)1、2、3（或B、C、D）等，用刻度尺量出各點(diǎn)到0的距離、、等，如圖所示。用公式計(jì)算出各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度、、等。計(jì)算出各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的勢(shì)能減少量和動(dòng)能的增加量的值，進(jìn)行比較，得出結(jié)論。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在只有重力做功的情況下，物體的重力勢(shì)能和動(dòng)能可以相互轉(zhuǎn)化，但機(jī)械能的總量保持不變。實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)計(jì)時(shí)器要豎直地架穩(wěn)、放正。架穩(wěn)就是要牢固、穩(wěn)定。重物下落時(shí)它不振動(dòng)；放正就是使上下兩個(gè)限位孔在同一豎直平面內(nèi)一條豎直線上與紙帶運(yùn)動(dòng)方向相同，以減小紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)與限位孔的摩擦（可用手提住固定好重物的紙帶上端，上下拉動(dòng)紙帶，尋找一個(gè)手感阻力最小的位置）。打點(diǎn)前的紙帶必須平直，不要卷曲，否則紙帶在下落時(shí)會(huì)卷到計(jì)時(shí)器的上邊緣上，從而增大了阻力，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差過(guò)大。接通電源前，提紙帶的手必須拿穩(wěn)紙帶，并使紙帶保持豎直，然后接通電源，待計(jì)時(shí)器正常工作后，____________，以保證第一個(gè)點(diǎn)跡是一個(gè)清晰的小點(diǎn)。對(duì)重物的要求：選用______、質(zhì)量大些的物體，以減小運(yùn)動(dòng)中阻力的影響（使重力遠(yuǎn)大于阻力）。紙帶的挑選：應(yīng)挑選第一、二兩點(diǎn)間的距離接近2mm且點(diǎn)跡清晰的紙帶進(jìn)行測(cè)量。這是因?yàn)椋罕緦?shí)驗(yàn)的前提是在重物做自由落體運(yùn)動(dòng)的情況下，通過(guò)研究重力勢(shì)能的減少量與動(dòng)能的增加量是否相等來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒的，故應(yīng)保證紙帶（重物）是在打第一個(gè)點(diǎn)的瞬間開始下落。計(jì)時(shí)器每隔0.02s打一次點(diǎn)，做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體在最初0.02s內(nèi)下落的距離，所以若紙帶第一、二兩點(diǎn)間的距離接近2mm，就意味著重物是在打第一個(gè)點(diǎn)時(shí)的瞬間開始下落的，從而滿足本次實(shí)驗(yàn)的前提條件（打第一個(gè)點(diǎn)物體的初速度為零，開始做自由落體運(yùn)動(dòng)）。測(cè)量下落高度時(shí)，必須從______量起。為了減小測(cè)量的相對(duì)誤差，選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)要離0點(diǎn)適當(dāng)遠(yuǎn)些（紙帶也不宜過(guò)長(zhǎng)，其有效長(zhǎng)度可在60cm～80cm以內(nèi)）。本實(shí)驗(yàn)并不需要知道重力勢(shì)能減少量和動(dòng)能增加量的具體數(shù)值，只要對(duì)和進(jìn)行比較（實(shí)際上只要驗(yàn)證____________即可）以達(dá)到驗(yàn)證機(jī)械能守恒的目的，所以不必測(cè)出重物的質(zhì)量。誤差分析：做好本實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是盡量減小重物下落過(guò)程中的阻力，但阻力不可能完全消除。本實(shí)驗(yàn)中，誤差的主要來(lái)源是____________。由于重物及紙帶在下落中要不斷地克服阻力做功，因此物體動(dòng)能的增加量必稍______重力勢(shì)能的減少量，這是系統(tǒng)誤差。減小系統(tǒng)誤差的方法有選用密度大的實(shí)心重物，重物下落前紙帶應(yīng)保持豎直，選用電火花計(jì)時(shí)器等。由于測(cè)量長(zhǎng)度會(huì)造成誤差，屬偶然誤差，減少辦法一是測(cè)距離都應(yīng)從起點(diǎn)0量起，下落高度h適當(dāng)大些（過(guò)小，h不易測(cè)準(zhǔn)確；過(guò)大，阻力影響造成的誤差大），二是多測(cè)幾次取平均值。鞏固練習(xí)鞏固練習(xí)在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，利用重錘拖著紙帶自由下落，通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器并打出一系列的點(diǎn)，對(duì)紙帶上的點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律． （1）在實(shí)驗(yàn)過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是：______________．A．必須使用的測(cè)量?jī)x器有：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、天平和刻度尺B．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的兩個(gè)限位孔要在同一豎直線上C．實(shí)驗(yàn)中其他條件相同時(shí)，選用重錘質(zhì)量的大小不影響實(shí)驗(yàn)的誤差D．選用紙帶上任意兩點(diǎn)的數(shù)據(jù)都可以驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律（2）按圖所示安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，正確進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，從打出的紙帶中選出符合要求的紙帶，如圖所示．圖中點(diǎn)為打點(diǎn)起始點(diǎn)，且速度為零． 選取紙帶上打出的連續(xù)點(diǎn)、…，測(cè)出其中點(diǎn)距打點(diǎn)起始點(diǎn)的距離分別為，已知重錘質(zhì)量為，當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹?，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)周期為．為驗(yàn)證此實(shí)驗(yàn)過(guò)程中機(jī)械能是否守恒，需要計(jì)算從打下點(diǎn)到打下點(diǎn)的過(guò)程中，重錘重力勢(shì)能的減少量，動(dòng)能的增加量（用題中所給字母表示）． （3）以各點(diǎn)到起始點(diǎn)的距離為橫坐標(biāo)，以各點(diǎn)速度的平方為縱坐標(biāo)建立直角坐標(biāo)系，用實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)繪出圖線，如圖所示．從圖線求得重錘下落的速度．（保留3位有效數(shù)字）一個(gè)同學(xué)要研究輕質(zhì)彈簧的彈性勢(shì)能與彈簧長(zhǎng)度改變量的關(guān)系，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：在離地面高度為h的光滑水平桌面上，沿著與桌子邊緣垂直的方向放置一輕質(zhì)彈簧，其左端固定，右端與質(zhì)量為m的一個(gè)小鋼球接觸。當(dāng)彈簧處于自然長(zhǎng)度時(shí)，小鋼球恰好在桌子邊緣，如圖所示。讓鋼球向左壓縮彈簧一段距離后由靜止釋放，使鋼球沿水平方向射出桌面，小鋼球在空中飛行后落在水平地面上，水平距離為s。 （1）小剛球離開桌面時(shí)的速度大小為v=________，彈簧的彈性勢(shì)能與小鋼球質(zhì)量m、桌面離地面高度h、小鋼球飛行的水平距離s等物理量之間的關(guān)系式為。（2）彈簧的壓縮量x與對(duì)應(yīng)的鋼球在空中飛行的水平距離s的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示：彈簧的壓縮量x（cm）1.001.502.002.503.003.50小鋼球飛行的水平距離s（m）2.013.004.014.966.017.00 由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可確定彈性勢(shì)能Ep與彈簧的壓縮量x的關(guān)系為（）（式中k為比例系數(shù)） A．Ep=kx B．Ep=kEQ\R(,x) C．Ep=kx2 D．Ep=kEQ\F(1,x)202025年高考解決方案實(shí)驗(yàn)7：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)7：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 學(xué)生姓名：學(xué)生姓名：上課時(shí)間：上課時(shí)間：第16講實(shí)驗(yàn)7驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律階段復(fù)習(xí)階段復(fù)習(xí)前段時(shí)間學(xué)習(xí)的內(nèi)容現(xiàn)在是否依然很熟練？是否需要去自己的錯(cuò)題寶庫(kù)游覽一番？2014年高考怎么考2014年高考怎么考考點(diǎn)解讀2011年2012年2013年---------------------知識(shí)講解知識(shí)講解實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)原理：物體在自由下落過(guò)程中，重力勢(shì)能減少，動(dòng)能增加。如果忽略空氣阻力，只有重力做功，物體的機(jī)械能守恒，重力勢(shì)能的減少等于動(dòng)能的增加。設(shè)物體的質(zhì)量為m，借助打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下紙帶，由紙帶測(cè)算出至某時(shí)刻下落的高度h及該時(shí)刻的瞬時(shí)速度v；進(jìn)而求得重力勢(shì)能的減少量和動(dòng)能的增加量；比較和，若在誤差允許的范圍內(nèi)相等，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒。測(cè)定第n點(diǎn)的瞬時(shí)速度：依據(jù)“物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，在某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于這段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度”，用公式計(jì)算（T為打下相鄰兩點(diǎn)的時(shí)間間隔）。實(shí)驗(yàn)器材：電火花計(jì)時(shí)器（或電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器），交流電源，紙帶（復(fù)寫紙片），重物（帶紙帶夾子），導(dǎo)線，刻度尺，鐵架臺(tái)（帶夾子）。實(shí)驗(yàn)步驟按圖裝置固定好計(jì)時(shí)器，并用導(dǎo)線將計(jì)時(shí)器接到電壓合適的交流電源上（電火花計(jì)時(shí)器要接到220V交流電源上，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器要接到4V～6V的交流低壓電源上）。將紙帶的一端用小夾子固定在重物上，使另一端穿過(guò)計(jì)時(shí)器的限位孔，用手豎直提著紙帶，使重物靜止在靠近計(jì)時(shí)器的地方。接通電源，松開紙帶，讓重物自由下落，計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列小點(diǎn)。換幾條紙帶，重做上面的實(shí)驗(yàn)。從幾條打上了點(diǎn)的紙帶上挑選第一、二兩點(diǎn)間的距離接近2mm且點(diǎn)跡清晰的紙帶進(jìn)行測(cè)量。在挑選出的紙帶上，先記下打第一個(gè)點(diǎn)的位置0（或A），再任意選取幾個(gè)點(diǎn)1、2、3（或B、C、D）等，用刻度尺量出各點(diǎn)到0的距離、、等，如圖所示。用公式計(jì)算出各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度、、等。計(jì)算出各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的勢(shì)能減少量和動(dòng)能的增加量的值，進(jìn)行比較，得出結(jié)論。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在只有重力做功的情況下，物體的重力勢(shì)能和動(dòng)能可以相互轉(zhuǎn)化，但機(jī)械能的總量保持不變。實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)計(jì)時(shí)器要豎直地架穩(wěn)、放正。架穩(wěn)就是要牢固、穩(wěn)定。重物下落時(shí)它不振動(dòng)；放正就是使上下兩個(gè)限位孔在同一豎直平面內(nèi)一條豎直線上與紙帶運(yùn)動(dòng)方向相同，以減小紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)與限位孔的摩擦（可用手提住固定好重物的紙帶上端，上下拉動(dòng)紙帶，尋找一個(gè)手感阻力最小的位置）。打點(diǎn)前的紙帶必須平直，不要卷曲，否則紙帶在下落時(shí)會(huì)卷到計(jì)時(shí)器的上邊緣上，從而增大了阻力，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差過(guò)大。接通電源前，提紙帶的手必須拿穩(wěn)紙帶，并使紙帶保持豎直，然后接通電源，待計(jì)時(shí)器正常工作后，再松開紙帶讓重物下落，以保證第一個(gè)點(diǎn)跡是一個(gè)清晰的小點(diǎn)。對(duì)重物的要求：選用密度大、質(zhì)量大些的物體，以減小運(yùn)動(dòng)中阻力的影響（使重力遠(yuǎn)大于阻力）。紙帶的挑選：應(yīng)挑選第一、二兩點(diǎn)間的距離接近2mm且點(diǎn)跡清晰的紙帶進(jìn)行測(cè)量。這是因?yàn)椋罕緦?shí)驗(yàn)的前提是在重物做自由落體運(yùn)動(dòng)的情況下，通過(guò)研究重力勢(shì)能的減少量與動(dòng)能的增加量是否相等來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒的，故應(yīng)保證紙帶（重物）是在打第一個(gè)點(diǎn)的瞬間開始下落。計(jì)時(shí)器每隔0.02s打一次點(diǎn)，做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體在最初0.02s內(nèi)下落的距離，所以若紙帶第一、二兩點(diǎn)間的距離接近2mm，就意味著重物是在打第一個(gè)點(diǎn)時(shí)的瞬間開始下落的，從而滿足本次實(shí)驗(yàn)的前提條件（打第一個(gè)點(diǎn)物體的初速度為零，開始做自由落體運(yùn)動(dòng)）。測(cè)量下落高度時(shí)，必須從起點(diǎn)0量起。為了減小測(cè)量的相對(duì)誤差，選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)要離0點(diǎn)適當(dāng)遠(yuǎn)些（紙帶也不宜過(guò)長(zhǎng)，其有效長(zhǎng)度可在60cm～80cm以內(nèi)）。本實(shí)驗(yàn)并不需要知道重力勢(shì)能減少量和動(dòng)能增加量的具體數(shù)值，只要對(duì)和進(jìn)行比較（實(shí)際上只要驗(yàn)證即可）以達(dá)到驗(yàn)證機(jī)械能守恒的目的，所以不必測(cè)出重物的質(zhì)量。誤差分析：做好本實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是盡量減小重物下落過(guò)程中的阻力，但阻力不可能完全消除。本實(shí)驗(yàn)中，誤差的主要來(lái)源是紙帶摩擦和空氣阻力。由于重物及紙帶在下落中要不斷地克服阻力做功，因此物體動(dòng)能的增加量必稍小于重力勢(shì)能的減少量，這是系統(tǒng)誤差。減小系統(tǒng)誤差的方法有選用密度大的實(shí)心重物，重物下落前紙帶應(yīng)保持豎直，選用電火花計(jì)時(shí)器等。由于測(cè)量長(zhǎng)度會(huì)造成誤差，屬偶然誤差，減少辦法一是測(cè)距離都應(yīng)從起點(diǎn)0量起，下落高度h適當(dāng)大些（過(guò)小，h不易測(cè)準(zhǔn)確；過(guò)大，阻力影響造成的誤差大），二是多測(cè)幾次取平均值。利用重錘下落驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，下面敘述正確的是（）A．應(yīng)該用天平稱出物體的質(zhì)量B．應(yīng)該選用點(diǎn)跡清晰，特別是第一點(diǎn)沒(méi)有拉成長(zhǎng)條的紙帶C．操作時(shí)應(yīng)在接通電源的同時(shí)放開紙帶D．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接在電壓為4～6V的直流電源上【答案】B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)線連接到低壓交流電源B．將連有重錘的紙帶穿過(guò)限位孔，將紙帶和重錘提升到一定高度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】使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的實(shí)驗(yàn)均需先通電且打點(diǎn)穩(wěn)定時(shí)才能松開紙帶．【答案】C如圖所示，小球從豎直磚墻某位置靜止釋放，用頻閃照相機(jī)在同一底片上多次曝光，得到了圖中1、2、3、4、5…所示小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中每次曝光的位置。連續(xù)兩次曝光的時(shí)間間隔均為T，每塊磚的厚度為d。根據(jù)圖中的信息，下列判斷正確的是（）A．能判定位置“1”是小球釋放的初始位置B．能求出小球下落的加速度為eq\f(d,T2)C．能求出小球在位置“3”的速度為eq\f(7d,2T)D．如果已知d和T的數(shù)值，就能判定小球下落過(guò)程中機(jī)械能是否守恒【答案】BCD光電計(jì)時(shí)器是物理實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常用到的一種精密計(jì)時(shí)儀器，它由光電門和計(jì)時(shí)器兩部分組成，光電門的一臂的內(nèi)側(cè)附有發(fā)光裝置（發(fā)射激光的裝置是激光二極管，發(fā)出的光束很細(xì)），如圖中的A和A′，另一臂的內(nèi)側(cè)附有接收激光的裝置，如圖中的B和B′，當(dāng)物體在它們之間通過(guò)時(shí)，二極管發(fā)出的激光被物體擋住，接收裝置不能接收到激光信號(hào)，同時(shí)計(jì)時(shí)器就開始計(jì)時(shí)，直到擋光結(jié)束光電計(jì)時(shí)器停止計(jì)時(shí)，故此裝置能精確地記錄物體通過(guò)光電門所用的時(shí)間．現(xiàn)有一小球從兩光電門的正上方開始自由下落，如圖所示，（1）若要用這套裝置來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，則要測(cè)量的物理量有________（每個(gè)物理量均用文字和字母表示，如高度H）（2）驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的關(guān)系式為________________．【解析】（1）需要測(cè)量的物理量有：小球直徑D，兩光電門間的豎直高度H，小球通過(guò)上下兩光電門的時(shí)間Δt1、Δt2.則小球通過(guò)上、下兩光電門處的速度分別為eq\f(D,Δt1)、eq\f(D,Δt2).（2）驗(yàn)證守恒關(guān)系式為：eq\f(1,2)meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(D,Δt2)))2－eq\f(1,2)meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(D,Δt1)))2＝mgH，化簡(jiǎn)得：eq\f(D2,Δt\o\al(2,2))－eq\f(D2,Δt\o\al(2,1))＝2gH.【答案】（1）小球直徑D、兩光電門間的豎直高度H、小球通過(guò)上下兩光電門的時(shí)間Δt1、Δt2（2）eq\f(D2,Δt\o\al(2,2))－eq\f(D2,Δt\o\al(2,1))＝2gH如圖所示，兩個(gè)質(zhì)量各為m1和m2的小物塊A和B，分別系在一條跨過(guò)定滑輪的軟繩兩端，已知m1>m2.現(xiàn)要利用此裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．（1）若選定物塊A從靜止開始下落的過(guò)程進(jìn)行測(cè)量，則需要測(cè)量的物理量有________．（在橫線上填入選項(xiàng)前的編號(hào)）①物塊的質(zhì)量m1、m2；②物塊A下落的距離及下落這段距離所用的時(shí)間；③物塊B上升的距離及上升這段距離所用的時(shí)間；④繩子的長(zhǎng)度．（2）為提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確程度，某小組同學(xué)對(duì)此實(shí)驗(yàn)提出以下建議：①繩的質(zhì)量要輕；②在“輕質(zhì)繩”的前提下，繩子越長(zhǎng)越好；③盡量保證物塊只沿豎直方向運(yùn)動(dòng)，不要搖晃；④兩個(gè)物塊的質(zhì)量之差要盡可能大．以上建議中確實(shí)對(duì)提高準(zhǔn)確程度有作用的是________．（在橫線上填入選項(xiàng)前的編號(hào)）（3）寫出一條上面沒(méi)有提到的對(duì)提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確程度有益的建議：______________________.【解析】（1）通過(guò)連結(jié)在一起的A、B兩物體驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，即驗(yàn)證系統(tǒng)的勢(shì)能變化與動(dòng)能變化是否相等，A、B連結(jié)在一起，A下降的距離一定等于B上升的距離；A、B的速度大小總是相等的，故②、③只測(cè)其中之一即可，不需要測(cè)量繩子的長(zhǎng)度．填①②或①③.（2）如果繩子質(zhì)量不能忽略，則A、B組成的系統(tǒng)勢(shì)能將有一部分轉(zhuǎn)化為繩子的動(dòng)能，從而為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律帶來(lái)誤差；若物塊搖擺，則兩物塊的速度有差別，為計(jì)算系統(tǒng)的動(dòng)能帶來(lái)誤差；兩個(gè)物塊質(zhì)量差較大時(shí)，就可以使兩物體下降過(guò)程時(shí)間變短，由計(jì)時(shí)所帶來(lái)的誤差影響就會(huì)越大，故正確選項(xiàng)①③.【答案】（1）①②或①③（2）①③（3）例如：“對(duì)同一高度進(jìn)行多次測(cè)量取平均值”；“選取受力后相對(duì)伸長(zhǎng)盡量小的繩”；等下列關(guān)于“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)誤差的說(shuō)法中，正確的是（）A．重物質(zhì)量的稱量不準(zhǔn)會(huì)造成較大誤差B．重物質(zhì)量選用得大些，有利于減小誤差C．重物質(zhì)量選用得較小些，有利于減小誤差D．紙帶下落和打點(diǎn)不同步不會(huì)影響實(shí)驗(yàn)【解析】驗(yàn)證機(jī)械能守恒，即驗(yàn)證減少的重力勢(shì)能是否等于增加的動(dòng)能即mgh＝eq\f(1,2)mv2，其中質(zhì)量可以約去，沒(méi)必要測(cè)量重物質(zhì)量，A不正確。當(dāng)重物質(zhì)量大一些時(shí)，空氣阻力可以忽略，B正確，C錯(cuò)誤。紙帶先下落而后打點(diǎn)，此時(shí)，紙帶上最初兩點(diǎn)的點(diǎn)跡間隔較正常時(shí)略大，用此紙帶進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，其結(jié)果是重物在打第一個(gè)點(diǎn)時(shí)就有了初動(dòng)能，因此重物動(dòng)能的增加量比重物重力勢(shì)能的減少量大，D錯(cuò)誤。【答案】B有4條用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（所用交流電頻率為50Hz）打出的紙帶A、B、C、D，其中一條是做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)時(shí)打出的。為找出該紙帶，某同學(xué)在每條紙帶上取了點(diǎn)跡清晰的、連續(xù)的4個(gè)點(diǎn)，用刻度尺測(cè)出相鄰兩個(gè)點(diǎn)間距離依次為s1、s2、s3。請(qǐng)你根據(jù)下列s1、s2、s3的測(cè)量結(jié)果確定該紙帶為（已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹?.791m/s2）（）A．61.0mm65.8mm70.7mm B．41.2mm45.1mm53.0mmC．49.6mm53.5mm57.3mm D．60.5mm61.0mm60.6mm【解析】驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律采用重錘的自由落體運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)，所以相鄰的0.02s內(nèi)的位移增加量為Δs＝gT2＝9.791×0.022mm≈3.9mm，只有C符合要求。故選C?！敬鸢浮緾某同學(xué)利用豎直上拋小球的頻閃照片驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。頻閃儀每隔0.05s閃光一次，圖中所標(biāo)數(shù)據(jù)為實(shí)際距離，該同學(xué)通過(guò)計(jì)算得到不同時(shí)刻的速度如下表（當(dāng)?shù)刂亓铀俣热?0m/s2，小球質(zhì)量m＝0.2kg，結(jié)果保留三位有效數(shù)字）：時(shí)刻t2t3t4t5速度（m/s）5.595.084.58（1）由頻閃照片上的數(shù)據(jù)計(jì)算t5時(shí)刻小球的速度v5＝________m/s。（2）從t2到t5時(shí)間內(nèi)，重力勢(shì)能增加量ΔEp＝_____J，動(dòng)能減小量ΔEk＝_____J。（3）在誤差允許的范圍內(nèi)，若ΔEp與ΔEk近似相等，從而驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律。由上述計(jì)算得ΔEp___ΔEk（選填“>”“<”或“＝”），造成這種結(jié)果的主要原因是______。【解析】（1）v5＝eq\f(19.14＋21.66,0.05×2)cm/s＝408cm/s＝4.08m/s。（2）由題給條件知：h25＝（26.68＋24.16＋21.66）cm＝72.5cm＝0.725mΔEp＝mgh25＝0.2×10×0.725J＝1.45JΔEk＝eq\f(1,2)mv22－eq\f(1,2)mv52＝eq\f(1,2)×0.2×（5.592－4.082）J＝1.46J（3）由（2）中知ΔEp<ΔEk，因?yàn)榇嬖诳諝饽Σ恋仍?，?dǎo)致重力勢(shì)能的增加量小于動(dòng)能的減少量?！敬鸢浮浚?）4.08（2）1.451.46（3）<原因見(jiàn)解析（1）圖乙的圖像中，表示小球的重力勢(shì)能Ep、動(dòng)能Ek、機(jī)械能E隨小球距D點(diǎn)的高度h變化關(guān)系的圖線分別是________（按順序填寫相應(yīng)圖線所對(duì)應(yīng)的文字）。（2）根據(jù)圖乙所示的實(shí)驗(yàn)圖像，可以得出的結(jié)論是___________________________________________________________________________________________________?！窘馕觥浚?）小球由A到D過(guò)程中重力勢(shì)能減小，動(dòng)能增加，由題圖乙的圖像知機(jī)械能總量不變，故表示小球的重力勢(shì)能Ep、動(dòng)能Ek、機(jī)械能E隨小球距D點(diǎn)的高度h變化關(guān)系的圖線分別是乙、丙、甲。（2）由實(shí)驗(yàn)結(jié)果知：在誤差允許的范圍內(nèi)，在只有重力做功的情況下，小球的機(jī)械能守恒。【答案】（1）乙、丙、甲（2）在誤差允許的范圍內(nèi)，在只有重力做功的情況下，小球的機(jī)械能守恒某研究性學(xué)習(xí)小組在做“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50Hz，查得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝9.80m/s2。測(cè)得所用重物的質(zhì)量為1.00kg。（1）下面敘述中正確的是________。A．應(yīng)該用天平稱出重物的質(zhì)量B．可選用點(diǎn)跡清晰，第一、二兩點(diǎn)間的距離接近2mm的紙帶來(lái)處理數(shù)據(jù)C．操作時(shí)應(yīng)先松開紙帶再通電D．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接在電壓為4～6V的交流電源上（2）實(shí)驗(yàn)中甲、乙、丙三學(xué)生分別用同一裝置得到三條點(diǎn)跡清晰的紙帶，量出各紙帶上第一、二兩點(diǎn)間的距離分別為0.18cm、0.19cm、0.25cm，則可肯定________同學(xué)在操作上有錯(cuò)誤，錯(cuò)誤是________。若按實(shí)驗(yàn)要求正確地選出紙帶進(jìn)行測(cè)量，量得連續(xù)三點(diǎn)A、B、C到第一個(gè)點(diǎn)O間的距離分別為15.55cm、19.20cm和23.23cm。則當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)B時(shí)重物的瞬時(shí)速度v＝________m/s；重物由O到B過(guò)程中，重力勢(shì)能減少了________J，動(dòng)能增加了________J（保留3位有效數(shù)字），根據(jù)所測(cè)量的數(shù)據(jù)，還可以求出重物實(shí)際下落的加速度為________m/s2，則重物在下落的過(guò)程中所受到的阻力為________N。【解析】（1）本實(shí)驗(yàn)中只需驗(yàn)證gh與eq\f(v2,2)的關(guān)系，不需要測(cè)重物質(zhì)量，操作時(shí)應(yīng)先接通電源再松開紙帶，可選用點(diǎn)跡清晰，第一、二兩點(diǎn)間的距離接近2mm的紙帶來(lái)處理數(shù)據(jù)，A、C錯(cuò)，B、D對(duì)。（2）實(shí)驗(yàn)中理想的紙帶應(yīng)是點(diǎn)跡清晰，第一、二兩點(diǎn)間的距離略小于2mm的紙帶，所以丙錯(cuò)誤，錯(cuò)誤在于操作中先松開了紙帶，再接通了電源，致使紙帶上第一、二兩點(diǎn)間間距增大。利用公式vn＝eq\f(hn＋1－h(huán)n－1,2T)可計(jì)算出打點(diǎn)B時(shí)重物的瞬時(shí)速度為1.92m/s。重物由O到B過(guò)程中，重力勢(shì)能減少了ΔEp＝mgh＝1.00×9.8×19.20×10－2J＝1.88J；動(dòng)能增加了ΔEk＝eq\f(1,2)mv2＝1.84J，由Δh＝aT2可求出重物實(shí)際下落的加速度為a＝9.5m/s2，由牛頓第二定律知重物在下落的過(guò)程中所受到的阻力滿足mg－F阻＝ma，所以F阻＝0.3N?！敬鸢浮浚?）BD（2）丙先松開了紙帶，再接通了電源1.921.881.849.50.3某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)驗(yàn)證鉤碼和滑塊所組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒。（1）實(shí)驗(yàn)前需要調(diào)整氣墊導(dǎo)軌底座使之水平，利用現(xiàn)有器材如何判斷導(dǎo)軌是否水平？_______________________________________________________________________（2）如圖實(shí)所示（經(jīng)放大后的），游標(biāo)卡尺測(cè)得遮光條的寬度d＝________cm；實(shí)驗(yàn)時(shí)將滑塊從圖示位置由靜止釋放，由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過(guò)光電門的時(shí)間Δt＝1.2×10－2s，則滑塊經(jīng)過(guò)光電門時(shí)的瞬時(shí)速度為________m/s。在本次實(shí)驗(yàn)中還需要測(cè)量的物理量有：鉤碼的質(zhì)量m、________和________（文字說(shuō)明并用相應(yīng)的字母表示，g為已知）。（3）本實(shí)驗(yàn)通過(guò)比較________和________在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)是否相等（用測(cè)量的物理量符號(hào)表示），從而驗(yàn)證系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。【解析】（1）檢驗(yàn)氣墊導(dǎo)軌底座是否水平時(shí)，可以先接通氣源，將滑塊靜置于氣墊導(dǎo)軌上，若滑塊在導(dǎo)軌上各個(gè)位置均能靜止時(shí)，說(shuō)明導(dǎo)軌是水平的。（2）游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為d＝5mm＋0.1mm×2＝5.2mm＝0.52cm；滑塊通過(guò)光電門時(shí)的瞬時(shí)速度為v＝eq\f(d,Δt)＝0.43m/s；應(yīng)測(cè)出滑塊上的遮光條的初位置到光電門的距離x和滑塊的質(zhì)量M。（3）系統(tǒng)重力勢(shì)能的減少量為mgx，系統(tǒng)動(dòng)能的增加量為eq\f(1,2)（M＋m）v2＝eq\f(1,2)（M＋m）（eq\f(d,Δt)）2，若兩者相等時(shí)，可認(rèn)為系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。【答案】（1）接通氣源，將滑塊靜置于氣墊導(dǎo)軌上，若滑塊基本保持靜止，則說(shuō)明導(dǎo)軌是水平的（或取下鉤碼，輕推滑塊，滑塊基本能做勻速直線運(yùn)動(dòng)）。（2）0.520.43滑塊上的遮光條初始位置到光電門的距離x滑塊的質(zhì)量M（3）mgxeq\f(1,2)（M＋m）（eq\f(d,Δt)）2（1）在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，有下列器材可供選擇：鐵架臺(tái)、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、復(fù)寫紙、低壓直流電源、天平、導(dǎo)線、秒表、開關(guān)、夾子。其中不必要的器材是，缺少的器材是。（2）利用電火花計(jì)時(shí)器做如下實(shí)驗(yàn)。某同學(xué)使用如圖所示的裝置來(lái)驗(yàn)證“機(jī)械能守恒定律”，下面是操作步驟：a．按圖示安裝器材；b．松開鐵夾，使重錘帶動(dòng)紙帶下落；c．接通電火花計(jì)時(shí)器電源，使計(jì)時(shí)器開始工作d．進(jìn)行數(shù)據(jù)處理：e．根據(jù)需要，在紙帶上測(cè)量數(shù)據(jù)。把上述必要的操作步驟按正確的順序排列。（3）利用圖示裝置進(jìn)行驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的試驗(yàn)時(shí)，需要測(cè)量物體由靜止開始自由下落到某點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度和下落高度。某班同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，設(shè)計(jì)了以下四種測(cè)量方案。 a．用刻度尺測(cè)出物體下落的高度，并測(cè)出下落時(shí)間,通過(guò)計(jì)算出瞬時(shí)速度. b．用刻度尺測(cè)出物體下落的高度，并通過(guò)計(jì)算出瞬時(shí)速度. c．根據(jù)做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度，等于這點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度，測(cè)算出瞬時(shí)速度，并通過(guò)計(jì)算出高度. d．用刻度尺測(cè)出物體下落的高度，根據(jù)做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度，等于這點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度，測(cè)算出瞬時(shí)速度。 以上方案中只有一種正確，正確的是。（填入相應(yīng)的字母）【答案】（1）低壓直流電源、天平、秒表；低壓交流電源、重物、刻度尺；（2）a、c、b、e、d；（3）d知識(shí)講解知識(shí)講解實(shí)驗(yàn)原理：物體在自由下落過(guò)程中，重力勢(shì)能減少，動(dòng)能增加。如果忽略空氣阻力，只有重力做功，物體的機(jī)械能守恒，重力勢(shì)能的減少等于動(dòng)能的增加。設(shè)物體的質(zhì)量為m，借助打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下紙帶，由紙帶測(cè)算出至某時(shí)刻下落的高度h及該時(shí)刻的瞬時(shí)速度v；進(jìn)而求得重力勢(shì)能的減少量和動(dòng)能的增加量；比較和，若在誤差允許的范圍內(nèi)相等，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒。測(cè)定第n點(diǎn)的瞬時(shí)速度：依據(jù)“物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，在某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于這段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度”，用公式____________計(jì)算（T為打下相鄰兩點(diǎn)的時(shí)間間隔）。實(shí)驗(yàn)步驟按圖裝置固定好計(jì)時(shí)器，并用導(dǎo)線將計(jì)時(shí)器接到電壓合適的交流電源上（電火花計(jì)時(shí)器要接到220V交流電源上，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器要接到4V～6V的交流低壓電源上）。將紙帶的一端用小夾子固定在重物上，使另一端穿過(guò)計(jì)時(shí)器的限位孔，用手豎直提著紙帶，使重物靜止在靠近計(jì)時(shí)器的地方。接通電源，松開紙帶，讓重物自由下落，計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列小點(diǎn)。換幾條紙帶，重做上面的實(shí)驗(yàn)。從幾條打上了點(diǎn)的紙帶上挑選第一、二兩點(diǎn)間的距離接近______且點(diǎn)跡清晰的紙帶進(jìn)行測(cè)量。在挑選出的紙帶上，先記下打第一個(gè)點(diǎn)的位置0（或A），再任意選取幾個(gè)點(diǎn)1、2、3（或B、C、D）等，用刻度尺量出各點(diǎn)到0的距離、、等，如圖所示。用公式計(jì)算出各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度、、等。計(jì)算出各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的勢(shì)能減少量和動(dòng)能的增加量的值，進(jìn)行比較，得出結(jié)論。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在只有重力做功的情況下，物體的重力勢(shì)能和動(dòng)能可以相互轉(zhuǎn)化，但機(jī)械能的總量保持不變。實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)計(jì)時(shí)器要豎直地架穩(wěn)、放正。架穩(wěn)就是要牢固、穩(wěn)定。重物下落時(shí)它不振動(dòng)；放正就是使上下兩個(gè)限位孔在同一豎直平面內(nèi)一條豎直線上與紙帶運(yùn)動(dòng)方向相同，以減小紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)與限位孔的摩擦（可用手提住固定好重