1、课时作业20实验：验证机械能守恒定律时间：45分钟一、单项选择题1在“验证机械能守恒定律”的实验中有关重锤的质量，下列说法中正确的是(B)应选用质量较大的重锤，使重锤和纸带所受的重力远大于它们所受的阻力；应选用质量较小的重锤，使重锤的惯性小一些，下落时更接近于自由落体运动；不需要称量重锤的质量；必须称量重锤的质量，而且要读到0.01 g.ABCD解析：根据实验原理mghmv2，只需验证ghv2，故不必测量重锤的质量由于纸带下落过程中有系统误差，为了减小这种误差对实验结果的影响，要让重锤质量大一些，这样阻力的影响就会减小，B选项正确2用落体法验证机械能守恒定律的实验中得到如图所示纸带根据纸带算出
2、相关各点的速度v，测量出下落距离h，则以为纵轴，以h为横轴画出的图象应是下图中的(C)解析：由机械能守恒定律得：mghmv2，得：gh，可以看出与h成正比例关系，图线是过原点的直线，C正确数据处理可以用不同的方法，得到相同的结论3在“验证机械能守恒定律”的实验中，由于打点计时器两限位孔不在同一竖直线上，使纸带通过时受到较大的阻力，这样的结果会有(A)Amghmv2 Bmghmv2Cmghmv2 D以上都有可能解析：纸带受较大阻力，重物克服阻力做功，根据动能定理得：mghWfmv2，所以mghmv2.通过此题也提醒我们在做实验时，要认真调整仪器，使两限位孔在同一直线上，以减小误差4有4条用打点计
3、时器(所用交变电流频率均为50 Hz)打出的纸带A、B、C、D，其中一条是做“验证机械能守恒定律”实验时打出的为找出该纸带，某同学在每条纸带上选取了点迹清晰的、连续的4个点，用刻度尺测出相邻两个点间的距离依次为s1、s2、s3.请你根据下列s1、s2、s3的测量结果确定该纸带为(已知当地的重力加速度为9.791 m/s2)(C)A61.0 mm65.8 mm70.7 mmB41.2 mm45.1 mm53.0 mmC49.6 mm53.5 mm57.3 mmD60.5 mm61.0 mm60.6 mm解析：验证机械能守恒采用重锤的自由落体运动实现，所以相邻的0.02 s内的位移增加量为sgT2
4、9.7910.022 m3.9 mm，答案为C.5在研究重物自由下落过程中机械能是否守恒的实验中，得到如图所示的一条纸带，该纸带上最初打出的几个点不清楚，纸带上留下的是后面的一些点，算出打下B，C两点时，重物速度分别是vB、vC，量得B、C两点间的距离为h，那么验证机械能守恒的表达式可写为(B)Aghvv BghvvCvCvBaT Dvv2gh解析：从BC的过程Ep减mgh，Ek增mvmv，所以需验证的表达式为mghmvmv，即ghvv.二、多项选择题6下列关于“验证机械能守恒定律”实验的实验误差的说法中，正确的是(BD)A重物质量的称量不准会造成较大误差B重物质量选用得较大些，有利于减小误差
5、C重物质量选用得较小些，有利于减小误差D先释放纸带后接通电源会造成较大误差解析：在“验证机械能守恒定律”实验中，我们只需比较ghn与的值即可验证机械能守恒定律是否成立，与重物质量无关，因此选项A错误；若将重物质量选得大些，则在重物下落过程中，空气阻力可忽略不计，有利于减小误差，所以选项B正确，选项C错误；纸带下落与打点不同步，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，而我们计算动能增加量时认为初动能为0，因此重物动能的增加量比重物重力势能的减少量大，故选项D正确7在“验证机械能守恒定律”的实验中，下列物理量中
6、需要测量的有(CD)A重物的质量B重力加速度C重物下落的高度D与重物下落高度对应的重物的瞬时速度解析：根据实验原理，需要验证mghmv2，质量可以消去，无需测量，而高度和速度是必须测量的8用自由落体验证机械能守恒定律，就是看mv是否近似等于mghn(n为计时点的编号0、1、2、)下列说法中正确的是(AB)A打点计时器打第一个点0时，重物的速度为零Bhn为计时点n到计时点0的距离Cm为重物的质量，需用天平称量D用vngtn计算vn时，tn(n1)T(T为打点周期)解析：本实验的原理就是利用重物的自由落体运动来验证机械能守恒定律，因此打点计时器所打的第一个点，重物的速度应为零，A对；hn与vn分别
7、表示打第n个点时重物下落的高度和对应的瞬时速度，B对；本实验中，不需要测量重物的质量，因为公式mghmv2的两边都有m，故只要ghv2成立，mghmv2就成立，机械能守恒定律也就被验证了，所以C错；不能用vngtn计算vn，因为实际实验中有阻力，实际的加速度ag，故D错三、非选择题9某实验小组在做“验证机械能守恒定律”实验中，提出了如图所示的甲、乙两种方案：甲方案为用自由落体运动进行实验，乙方案为用小车在斜面上下滑进行实验(1)组内同学对两种方案进行了深入的讨论分析，最终确定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图甲，理由是理由见解析(2)若该小组采用图甲的装置打出了一条纸
8、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B点的速度大小为1.37 m/s.(结果保留三位有效数字)(3)该小组内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，请根据图线计算出当地的重力加速度g9.8 m/s2.(结果保留两位有效数字)解析：(1)图甲；采用图乙实验时，由于小车与斜面间存在摩擦力的作用，且不能忽略，所以小车在下滑的过程中机械能不守恒，故图乙不能用于验证机械能守恒(2)vB m/s1.37 m/s.(3)因为mghmv2，所以gk，k为图线的斜率，求得g9.75 m/s2，约为9.8 m/s2.10某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守
9、恒定律频闪仪每隔0.05 s闪光一次，图中所标数据为实际距离，该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表(当地重力加速度取9.8 m/s2，小球质量m0.2 kg，计算结果保留三位有效数字)：时刻t2t3t4t5速度(ms1)4.994.483.98(1)由频闪照片上的数据计算t5时刻小球的速度v53.48 m/s.(2)从t2到t5时间内，重力势能增量Ep1.24 J，动能减少量Ek1.28 J；(3)在误差允许的范围内，若Ep与Ek近似相等，从而验证了机械能守恒定律由上述计算得 Ep”“”或“”)Ek，造成这种结果的主要原因是存在空气阻力解析：(1)t5时刻小球的速度v5102 m/s3.48
10、 m/s；(2)从t2到t5时间内，重力势能增量Epmgh250.29.8(23.6821.1618.66)102 J1.24 J，动能减少量Ekmvmv1.28 J；(3)EpEk，造成这种结果的主要原因是存在空气阻力11某同学利用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律弧形轨道末端水平，离地面的高度为H.将钢球从轨道的不同高度h处静止释放，钢球的落点距轨道末端的水平距离为s.(1)若轨道完全光滑，s2与h的理论关系应满足s24Hh.(用H、h表示)(2)该同学经实验测量得到一组数据，如下表所示：h/101 m2.003.004.005.006.00s2/101m22.623.895.206.537.78请在坐标纸上(如图)作出s2h关系图答案：如图所示(3)对比实验结果与理论计算得到的s2h关系图线(图中已画出)，自同一高度静止释放的钢球，水平抛出的速率小于(选填“小于”或“大于”)理论值(4)从s2h关系图线中分析得出钢球水平抛出的速率差十分显著，你认为造成上述偏差的可能原因是小球与轨道间有摩擦、小球转动、空气阻力等解析：小球沿光滑轨道滑至桌面时的速度为v，由机械能守恒得：mghmv2，故有v，小球从桌面飞出后做平抛运动，设时间为t，则有：Hgt2，svt.综合以上几式可得s2，即有s24Hh.
