1、课时达标检测(三十三) 验证机械能守恒定律 (实验提能课)1(多选)关于“验证机械能守恒定律”实验的实验误差，下列说法中正确的是( )A重物质量的称量不会造成较大误差B重物质量选用得大些，有利于减小误差C重物质量选用得较小些，有利于减小误差D纸带下落和打点不同步会造成较大误差解析：选BD验证机械能守恒，即验证减少的重力势能是否等于增加的动能，即mghmv2，其中质量可以约去，没必要测量重物质量，A错误；当重物质量大一些时，空气阻力可以忽略，B正确，C错误；纸带先下落而后打点，此时，纸带上最初两点的点迹间隔较正常时略大，用此纸带进行数据处理，其结果是重物在打第一个点时就有了初动能，因此重物动能的
2、增加量比重物重力势能的减少量大，D正确。2.利用如图所示装置进行验证机械能守恒定律的实验时，需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h。某班同学利用实验得到的纸带，设计了以下四种测量方案，其中正确的方案是( )A用刻度尺测出物体下落的高度h，并测出下落时间t，通过vgt计算出瞬时速度vB用刻度尺测出物体下落的高度h，并通过v计算出瞬时速度vC根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，计算出瞬时速度v，并通过h计算得出高度hD用刻度尺测出物体下落的高度h，根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬
3、时速度v解析：选D 利用g和v求h，或利用g和h求v，相当于利用机械能守恒验证机械能守恒，A、B、C错误，D正确。3在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，使质量为m1.00 kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带如图所示。O为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取连续点中的三个点。已知打点计时器每隔0.02 s打一个点，当地的重力加速度为g9.80 m/s2，那么：(1)根据图上所得的数据，应取图中O点到_点来验证机械能守恒定律。(2)从O点到(1)问中所取的点，重物重力势能的减少量Ep_ J，动能增加量Ek_ J(结果保留三位有效数字)。(3)
4、若测出纸带上所有各点到O点之间的距离，根据纸带算出各点的速度v及物体下落的高度h，则以为纵轴，以h为横轴画出的图像是下图中的_。解析：(1)因计算B点的速度误差相对较小，故应取图中O点到B点来验证机械能守恒。(2)EpmghOB1.009.800.192 0 J1.88 J打B点的瞬时速度vB1.92 m/s故EkmvB21.00(1.92)2 J1.84 J(3)由机械能守恒定律可知mghmv2，故有gh，A正确。答案：(1)B (2)1.881.84 (3)A4.(2017瑞安四校联考)如图所示为利用气垫导轨(滑块在该导轨上运动时所受阻力可忽略)“验证机械能守恒定律”的实验装置，完成以下填
5、空。实验步骤如下：将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1 m，将导轨调至水平；测出挡光条的宽度d和两光电门中心之间的距离l；将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2；测出滑块分别通过光电门1和光电门2时的挡光时间t1和t2；用天平测出滑块和挡光条的总质量M，再测出托盘和砝码的总质量m；滑块通过光电门1和光电门2时，可以确定系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能分别为Ek1_和Ek2_；在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少量Ep_(重力加速度为g)；如果满足关系式_，则可认为验证了机械能守恒定律。(用Ek1、Ek2和E
6、p表示)解析：滑块经过光电门1时的速度v1，经过光电门2时的速度v2，滑块、挡光条、托盘和砝码组成的系统的动能：Ek1(Mm)v12(Mm)2，Ek2(Mm)v22(Mm)2，系统势能的减少量Epmgl如果满足关系式EpEk2Ek1，则可认为验证了机械能守恒定律。答案：(Mm)2(Mm)2 mglEpEk2Ek15(2014广东高考)某同学根据机械能守恒定律，设计实验探究弹簧的弹性势能与压缩量的关系。(1)如图甲，将轻质弹簧下端固定于铁架台，在上端的托盘中依次增加砝码，测量相应的弹簧长度，部分数据如下表。由数据算得劲度系数k_N/m。(g取9.80 m/s2)砝码质量(g)50100150弹簧
7、长度(cm)8.627.636.66(2)取下弹簧，将其一端固定于气垫导轨左侧，如图乙所示；调整导轨使滑块自由滑动时，通过两个光电门的速度大小_。(3)用滑块压缩弹簧，记录弹簧的压缩量x；释放滑块，记录滑块脱离弹簧后的速度v。释放滑块过程中，弹簧的弹性势能转化为_。(4)重复(3)中的操作，得到v与x的关系如图丙，由图可知，v与x成_关系。由上述实验可得结论：对同一根弹簧，弹性势能与弹簧的_成正比。解析：(1)由胡克定律得kN/m50 N/m；(2)要调整气垫导轨水平，使滑块自由滑动时，通过两个光电门的速度相等；(3)根据机械能守恒定律，释放滑块后，弹簧的弹性势能转化为滑块的动能；(4)由题图
8、可知，x与v成正比，即vkx，由EpEkmv2mk2x2，因此弹簧的弹性势能与弹簧的压缩量的平方成正比。答案：(1)50(2)相等(3)滑块的动能(4)正比压缩量的平方6某实验小组在做“验证机械能守恒定律”实验时，提出了如图甲、乙所示的两种方案：甲方案用自由落体运动进行实验；乙方案用小车在斜面上下滑进行实验。(1)小组内同学对两种方案进行了深入的讨论分析，最终选择了一个大家认为误差相对较小的方案，你认为该小组选择的方案是_，并说明理由_。(2)若该小组采用图甲的装置打出一条纸带如图丙所示，相邻两点之间的时间间隔为0.02 s，请根据纸带计算出打下D点时纸带的速度大小为_ m/s(结果保留三位有
9、效数字)。(3)该小组的同学根据纸带算出了相应点的速度，作出v2h图线，如图丁所示，则图线斜率的物理意义是_。解析：(1)本次实验的目的是验证机械能守恒定律，所以在选择实验方案时要考虑影响机械能守恒的因素，即克服摩擦力和空气阻力做的功对机械能的影响。比较两种方案，甲方案的加速度较大，阻力在合力中所占的比率较小，也就是因克服阻力做的功对机械能变化的影响较小，故采用甲方案。(2)由题图可知vD m/s1.75 m/s。(3)根据自由落体运动中的机械能守恒可得mghmv2，于是可得v22gh，所以v2h图线的斜率大小应为2g，即当地重力加速度的2倍。答案：(1)甲方案(或甲)理由见解析(2)1.75
10、(3)当地重力加速度的2倍7.(2016江苏高考)某同学用如图所示的装置验证机械能守恒定律。一根细线系住钢球，悬挂在铁架台上，钢球静止于A点。光电门固定在A的正下方，在钢球底部竖直地粘住一片宽度为d的遮光条。将钢球拉至不同位置由静止释放，遮光条经过光电门的挡光时间t可由计时器测出，取v作为钢球经过A点时的速度。记录钢球每次下落的高度h和计时器示数t，计算并比较钢球在释放点和A点之间的势能变化大小Ep与动能变化大小Ek，就能验证机械能是否守恒。(1)用Epmgh计算钢球重力势能变化的大小，式中钢球下落高度h应测量释放时的钢球球心到_之间的竖直距离。A钢球在A点时的顶端B钢球在A点时的球心C钢球在
11、A点时的底端(2)用Ekmv2计算钢球动能变化的大小。用刻度尺测量遮光条宽度，示数如图所示，其读数为_cm。某次测量中，计时器的示数为0.010 0 s。则钢球的速度为v_m/s。(3)下表为该同学的实验结果：Ep(102 J)4.8929.78614.6919.5929.38Ek(102 J)5.0410.115.120.029.8他发现表中的Ep与Ek之间存在差异，认为这是由于空气阻力造成的。你是否同意他的观点？请说明理由。(4)请你提出一条减小上述差异的改进建议。解析：(1)高度变化要比较钢球球心的高度变化。(2)毫米刻度尺读数时要估读到毫米下一位，由v代入数据可计算出相应速度。(3)从表中数据可知EkEp，若有空气阻力，则应为EkEp，所以不同意他的观点。(4)实验中遮光条经过光电门时的速度大于钢球经过A点时的速度，因此由Ekmv2计算得到的Ek偏大，要减小Ep与Ek的差异可考虑将遮光条的速度折算为钢球的速度。答案：(1)B(2)1.50(1.491.51都算对)1.50(1.491.51都算对)(3)不同意，因为空气阻力会造成Ek小于Ep，但表中Ek大于Ep。(4)分别测出光电门和球心到悬点的长度L和l，计算Ek时，将v折算成钢球的速度vv。
