1、课时分层作业(十七)实验：验证机械能守恒定律A级必备知识基础练1.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，选取一条符号实验要求的纸带如图甲所示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)根据图甲所示的数据，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(结果取三位有效数字)由此可得出结论：_(3)若测出纸带上各点到O点之间的距离，根据纸带
2、算出各点的速度v及重物下落的高度h，则以v22为纵轴，以h为横轴画出的图像是图乙中的_2如图甲所示，将打点计时器固定在铁架台上，用重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置可“验证机械能守恒定律”(1)已准备的器材有：打点计时器(带导线)、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重物，此外还必需的器材是_(只有一个选项符合要求，填选项前的符号)A直流电源、天平及砝码B直流电源、刻度尺C交流电源、天平及砝码D交流电源、刻度尺(2)安装好实验装置，正确进行实验操作，从打出的纸带中选出打点状况较好的纸带，如图乙所示(其中一段纸带图中未画出)图中O点为打出的起始点，此时重物的瞬时速度为零选取在纸带上连续
3、打出的点A、B、C、D、E、F、G作为计数点，其中测出D、E、F点距起始点O的距离如图乙所示，已知打点计时器打点周期为T0.02 s由此可计算出打E点时重物的瞬时速度vE_m/s(结果保留三位有效数字)(3)若已知当地重力加速度为g，代入图乙中所测的数据进行计算，并将12vE2与_进行比较(用题中所给字母表示)，即可在误差范围内验证，从O点到E点的过程中机械能是否守恒(4)某同学进行数据处理时不慎将纸带前半部分损坏，找不到打出的起始点O了，如图丙所示于是他利用剩余的纸带进行如下的测量：以A点为起点，测量各点到A点的距离h，计算出重物下落到各点的速度v，并作出v2 h图像(如图丁所示)，图中给出
4、了a、b、c三条平行直线，他作出的图像应该是_图线；由图像所给的数据可以得出物体下落的实际加速度为_m/s2(结果保留三位有效数字)B级关键能力提升练3.2022河北卷某实验小组利用铁架台、弹簧、钩码、打点计时器、刻度尺等器材验证系统机械能守恒定律，实验装置如图1所示弹簧的劲度系数为k，原长为L0，钩码的质量为m.已知弹簧的弹性势能表达式为E12kx2，其中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量，当地的重力加速度大小为g.(1)在弹性限度内将钩码缓慢下拉至某一位置，测得此时弹簧的长度为L.接通打点计时器电源从静止释放钩码，弹簧收缩，得到了一条点迹清晰的纸带钩码加速上升阶段的部分纸带如图2所示，纸
5、带上相邻两点之间的时间间隔均为T(在误差允许范围内，认为释放钩码的同时打出A点)从打出A点到打出F点时间内，弹簧的弹性势能减少量为_，钩码的动能增加量为_，钩码的重力势能增加量为_(2)利用计算机软件对实验数据进行处理，得到弹簧弹性势能减少量、钩码的机械能增加量分别与钩码上升高度h的关系，如图3所示由图3可知，随着h增加，两条曲线在纵向的间隔逐渐变大，主要原因是_.课时分层作业(十七)实验：验证机械能守恒定律1解析：(1)根据匀变速直线运动中，物体在某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度可以求出打B点时重物的速度，所以取图中O点到B点来验证机械能守恒定律(2)从O点到B点，重物重力势能的减
6、少量Epmgh1.009.800.192 J1.88 J打B点时重物的速度vB m/s1.92 m/s，则打B点时重物的动能EkBmv1.001.922 J1.84 J.所以从O点到B点，重物动能的增加量Ek1.84 J由此得出结论：在实验误差允许的范围内，重物动能的增加量等于重力势能的减少量(3)根据mghmv2得gh，即与h成正比故A正确答案：(1)B(2)1.881.84在实验误差允许的范围内，重物动能的增加量等于重力势能的减少量(3)A2解析：(1)要验证的关系是mghmv2，两边消掉了m，则不需要天平，还需要交流电源和刻度尺，故选D.(2)打E点时重物的瞬时速度vE m/s3.04
7、m/s.(3)机械能守恒定律要验证的关系是mgh2mv，即比较v与gh2的关系，即可在误差范围内验证，从O点到E点的过程中机械能是否守恒(4)以A点为起点，测量各点到A点的距离h，由于A点速度不为零，可知h0时，纵轴坐标不为零，正确的图线为a；根据v2v2gh可知v2 h图像的斜率为k2g，由图像可知gk m/s210.0 m/s2.答案：(1)D(2)3.04(3)gh2(4)a10.03解析：(1)从打出A点到打出F点时间内，弹簧的弹性势能减少量为Ep弹k(LL0)2k(LL0h5)2，整理有Ep弹k(LL0)h5kh，打出F点时速度v，打出F点时钩码动能Ekmv2m()2，由于从静止释放钩码，所以钩码动能增加量Ek；(2)钩码机械能的增加量，即钩码动能和重力势能增加量的总和，若无阻力做功则弹簧弹性势能的减少量等于钩码机械能的增加量现在随着h增加，两条曲线在纵向的间隔逐渐变大，而两条曲线在纵向的间隔即阻力做的功，则产生这个问题的主要原因是钩码和纸带运动的速度逐渐增大，导致空气阻力逐渐增大，以至于空气阻力做的功也逐渐增大答案：(1)k(LL0)h5khmgh4(2)钩码和纸带运动的速度逐渐增大，导致空气阻力逐渐增大，以至于空气阻力做的功也逐渐增大
