1、7.9 实验：验证机械能守恒定律 同步练习1.在“验证机械能守恒定律”的实验中，对于自由下落的重物，下述选择的条件中哪种更为有利( )A.只要足够重就可以B.只要体积够小就可以C.既要足够重，又要体积非常小D.应该密度大些，还应便于夹紧纸带，使纸带随同运动时不致扭曲2.在验证机械能守恒定律的实验中，某同学依据纸带求得相关各点的瞬时速度以及与此相对应的下落距离h，以v2为纵轴，以h为横轴，建立坐标系，描点后画出变化图线，从而验证机械能守恒定律.若所有操作均正确，则得到的图象应是图中的( )3.在下列“验证机械能守恒定律”的实验步骤中，选择正确的实验步骤，并按次序排列为_.A.用天平测出重物的质量
2、B.把打点计时器竖直地夹稳在铁架台上C.接通电源，松开纸带D.松开纸带，接通电源E.用秒表记下重物下落的时间F.取下纸带，重复上述实验3次G.将纸带固定在重物上，让纸带穿过打点计时器并用手提住，使重物靠近打点计时器H.选取理想纸带，对几个方便的点测量并计算，看mgh和是否相等.4.在用自由落体法验证机械能守恒定律的实验中：(1)从下列器材中选出实验所必需的，其编号为_.A.打点计时器(包括纸带)B.重锤C.天平D.毫米刻度尺E.秒表F.运动小车(2)打点计时器的安装放置要求为_；开始打点计时的时候，应先_，然后_.(3)计数时对所选用的纸带要求是_.(4)实验中产生系统误差的主要原因是_；使重
3、锤获得的动能往往_，为减小误差，悬挂在纸带下的重锤应选择_.(5)如果以为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的图线是_，该线的斜率等于_.5.(2011南京高一检测)某个小组的三位同学按照正确的操作选得纸带如图.其中O是起始点,A、B、C是打点计时器连续打下的3个点.该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C各点的距离,用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒,已知当地的重力加速度g=9.80 m/s2,打点计时器所用电源频率为f=50 Hz,设重锤质量为1.00 kg.(1)甲同学发现,图中的B是除起始点外打点计时器打下的第n个点.因此他用vB=ngT(T是打点计时器的打点周期)计算B点对应时刻重锤的
4、速度,这样得到的结果是重力势能的减少量_动能的增加量(填“大于”、“小于”或“等于”).(2)乙同学认为,可以利用O点到B点的距离hB计算B点对应时刻物体的速度,这样得到的结果是重力势能的减少量_动能的增加量(填“大于”、“小于”或“等于”).(3)丙同学用AC段的平均速度作为跟B点对应的重锤的瞬时速度,若hA=9.51 cm,hB=12.42 cm,hC=15.70 cm,则丙同学算得该段重锤重力势能的减少量为_J(计算结果保留三位有效数字,下同),而动能的增加量为_J，这样得到的结果是重力势能的减少量_动能的增加量(填“大于”、“小于”或“等于”).(4)若你是指导老师,你认为三个同学的数
5、据处理方法中较合理的是_.(选填“甲”、“乙”、“丙”,此空为不定项选择)6.某同学做验证机械能守恒定律实验时，不慎将一条挑选出的纸带一部分损坏，损坏的是前端部分.剩下的一段纸带上各相邻点间的距离已测出标在图中，单位是cm.打点计时器工作频率为50 Hz，重力加速度g取9.8 m/s2.(1)重物在2点的速度v2=_，在5点的速度v5=_，此过程中动能增加量Ek=_，重力势能减少量Ep=_.由以上可得出实验结论_.(2)根据实验判断下列图象正确的是(其中Ek表示物体动能的变化量，h表示物体下落的高度)( )7.某同学在应用打点计时器做“验证机械能守恒定律”实验中，获取了一条纸带如图所示，但测量
6、发现0、1两点间距离远大于2 mm，且0、1和1、2间有点漏打或没有显示出来，而其他点都是清晰完整的，现在该同学用刻度尺分别量出2、3、4、5、6、7六个点到0点的长度hi(i=2，3，7)，再分别计算得到3、4、5、6四个点的速度vi和 (i=3,4,5,6),已知打点计时器打点周期为T.(1)该同学求6号点的速度计算式是v6=_.(2)该同学将计算得到的四组(hi,)数据在坐标系中找到对应的坐标点，将四个点连接起来得到如图所示的直线，请你回答：接下来他是否能够判断重物下落过程机械能守恒?(说明理由)答案解析1.【解析】选C、D.选重物时，应尽量选取质量大、体积小的物体，增大质量可使阻力的影
7、响相对减小，减小体积可以减小空气的阻力，故C、D正确，A、B错误.2.【解析】选C.若满足机械能守恒应有即v2与h成正比关系，C对.3.【解析】实验时应先把打点计时器竖直地夹稳在铁架台上，将纸带固定在重物上，让纸带穿过打点计时器并用手提住，使重物靠近打点计时器，然后接通电源，松开纸带，取下纸带，重复上述实验3次，最后选取理想纸带，对几个方便的点测量并计算，看mgh和是否相等，故正确的实验步骤应该为B、G、C、F、H.答案：B、G、C、F、H4.【解析】(1)根据实验原理可知选用的器材为A、B、D.(2)打点计时器的安装放置要求底板要竖直，打点计时器靠近底板安装并固定.实验时应先接通电源，再释放
8、纸带.(3)计数时对所选用的纸带要求是点迹清晰，最初两点间距离接近2 mm.(4)实验中纸带通过打点计时器的阻力是产生系统误差的主要原因.由于阻力的作用使重锤获得的动能往往小于它所减少的重力势能.为减小误差，悬挂在纸带下的重锤应选择质量大、密度大的.(5)若满足机械能守恒应有，故图线是一条过原点的倾斜直线，该线的斜率等于重力加速度.答案：(1)A、B、D(2)底板要竖直，打点计时器靠近底板安装并固定 接通电源 释放纸带(3)点迹清晰，最初两点间距离接近2 mm(4)纸带通过打点计时器的阻力 小于它所减少的重力势能 质量大、密度大的重锤(5)一条过原点的倾斜直线 重力加速度5.【解析】甲同学用v
9、B=ngT求得的速度vB为理论值,但由于实验中存在阻力,重锤实际下落的高度比理论上在nT时间内下落的小,故造成重力势能的减少小于动能的增加.乙同学用机械能守恒规律验证机械能守恒,故得到的重力势能的减少等于动能的增加.在丙同学的验证中,重力势能减少,故增加的动能,由于实验中阻力做功,使得重锤重力势能的减少量略大于动能的增加量,丙同学的数据处理方法较合理.答案：(1)小于 (2)等于 (3)1.22 1.20 大于 (4)丙6.【解析】(1)根据匀变速直线运动的规律，可以求出重物在2点的速度和重物在5点的速度m/s,所以动能增加量为，我们选5点为重力势能参考点，则重力势能减少量为,由以上可得出实验
10、结论为：在误差允许的范围内，机械能守恒.(2)物体机械能守恒，应有物体减少的重力势能转化为增加的动能，即Ek=mgh，可见物体增加的动能与下落的距离成正比，选项C正确.答案：(1)1.50 m/s 2.075 m/s 1.03m J 1.06m J在误差允许的范围内，机械能守恒 (2)C7.【解析】(1)根据“做匀变速直线运动的物体在某段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度”可知，6号点的速度等于5、7两点之间的平均速度，即(2)从0点到任意i点，在这个过程中，根据机械能守恒定律有,化简后得：,由此可见，v2和h是一次函数，在图上图线是一条直线，斜率为2g,因此，只要在直线上取相距较远的两点,计算出直线的斜率，再与2g进行比较，在实验误差允许的范围内相等即可.答案:(1) (2)能 理由见解析
