1、课时跟踪训练（七） 实验：验证机械能守恒定律A级学考达标1.(2018江苏学业水平测试)“验证机械能守恒定律”的实验装置如图所示，实验中发现重物减小的重力势能略大于增加的动能，其主要原因是()A未测量重物的质量B先接通电源，后释放纸带C使用的重物质量大，体积小D重物和纸带在下落时受到阻力解析：选D由公式mghmv2可知，与重物的质量无关，故A错误；本实验应先接通电源，后释放纸带，对实验结果没有影响，故B错误；使用的重物质量大，体积小可以减小实验误差，故C错误；重物和纸带在下落时受到阻力，部分机械能转化为内能，即减小的重力势能一部分转化为内能，故D正确。2多选下列关于“验证机械能守恒定律”实验的
2、实验误差与操作正误的说法中，正确的是()A重锤的质量称量不准会造成较大的误差B重锤选用质量大些、体积小些的，有利于减小误差C重锤选用质量小些、体积大些的，有利于减小误差D先松开纸带让重物下落，再让打点计时器工作，会造成较大差错解析：选BD在“验证机械能守恒定律”实验中，我们只需比较gh与v2的值即可验证机械能守恒定律是否成立，与重锤的质量无关，选项A错误；若重锤选用质量大些、体积小些的，则在重锤下落过程中，空气阻力可忽略不计，有利于减小相对误差，选项B正确，C错误；先松开纸带再打点，此时纸带上打第一个点的初速度已不为零，即打第一个点时已有了初动能，重锤动能的增量比重锤重力势能的减少量大，产生错
3、误，选项D正确。3做“验证机械能守恒定律”的实验，已有铁架台、铁夹、电源、纸带、打点计时器，还必须选取的器材是图中的_(填字母)。某同学在实验过程中，在重锤的正下方地面铺海绵；调整打点计时器的两个限位孔连线为竖直；重复多次实验。以上操作可减小实验误差的是_(填序号)。解析：需要选取的器材是重锤和刻度尺，故选B、D；能减小实验误差的操作是。答案：BD 4(2019浙江6月学考)在“验证机械能守恒定律”实验中，得到一条纸带，取连续打出的点A、B、C、D作为计数点，各点间的距离如图所示。若打点计时器所用电源频率为50 Hz，则打C点时纸带运动的速度为_ m/s。(保留3位有效数字)解析：vC m/s
4、2.39 m/s。答案：2.395(2019泉州高一检测)某同学用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz，当地重力加速度为g9.80 m/s2。实验中该同学得到的一条点迹清晰的完整纸带如图乙所示。纸带上的第一个点记为O，另选连续的三个点A、B、C进行测量，图中给出了这三个点到O点的距离hA、hB和hC的值。回答下列问题(计算结果保留三位有效数字)(1)打点计时器打B点时，重物速度的大小vB_ m/s；(2)通过分析该同学测量的实验数据，他的实验结果是否验证了机械能守恒定律？简要说明分析的依据。解析：(1)由匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于平均速度可
5、知vB，由电源频率为50 Hz可知T0.02 s，代入数据解得vB3.90 m/s。(2)本实验是利用自由落体运动验证机械能守恒定律，只要在误差允许范围内，重物重力势能的减少量等于其动能的增加量，即可验证机械能守恒定律。选B点分析，由于mv7.61m，mghB7.70m，故该同学的实验结果近似验证了机械能守恒定律。答案：(1)3.90(2)验证了机械能守恒定律依据为7.61(m/s)2，ghB7.70(m/s)2，因为mvmghB，近似验证了机械能守恒定律。B级选考提能6.(2019威海高一检测)某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律。频闪仪每隔0.05 s闪光一次，图中所标数据为
6、实际距离，该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表所示(当地重力加速度取9.8 m/s2，小球质量m0.2 kg，结果保留三位有效数字)：时刻t2t3t4t5速度/(ms1)5.595.084.58(1)由频闪照片上的数据计算t5时刻小球的速度v5_ m/s。(2)从t2到t5时间内，重力势能增加量Ep_ J，动能减少量Ek_ 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_Ek(选填“”“”或“”)，造成这种结果的主要原因是_。解析：(1)在匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，所以有：v54.08 m/s。(2)根据重力做
7、功和重力势能的关系有：Epmg(h2h3h4)1.42 J，由表可知v25.59 m/s，Ekmvmv1.46 J。(3)由于纸带和打点计时器的摩擦以及空气阻力的存在，导致动能减少量没有全部转化为重力势能的增加量，因此EpEk。答案：(1) 4.08(2) 1.421.46(3)存在空气阻力7验证机械能守恒定律的实验常采用重锤自由下落的方法。(1)应用公式mv2mgh进行验证，对实验条件的要求是_，为验证和满足此要求，所选择的纸带头两点间的距离应接近_。(2)若实验中所用重锤的质量为m1 kg，当地的重力加速度为9.8 m/s2，打点纸带如图所示，O点到各计数点间的距离已在图中标出，打点时间间
8、隔为0.02 s，则打B点时，重锤的速度vB_m/s，重锤的动能EkB_ J，从开始下落起至B点重锤的重力势能的减少量是_ J，由此可得出的结论是_。(3)根据纸带上的数据算出相关各点的速度v，测算出下落距离h，则以v2为纵轴，以h为横轴画出的图像是选项图中的_。解析：(1)对实验条件的要求是初速度为零，根据自由落体运动规律，hgt2，t取0.02 s，g取9.8 m/s2，可计算得h1.96 mm2 mm。(2)由匀变速直线运动规律可知vBm/s0.58 m/s，EkBmv0.168 J，EpBmghOB0.172 J，在实验误差允许的范围内，重锤动能的增加量等于重力势能的减少量，即重锤的机械能守恒。(3)由mv2mgh约去m，得v2gh，图像应是一条过原点的倾斜直线，直线斜率的大小等于g，所以C图正确。答案：(1)初速度为零2 mm(2)0.580.1680.172在误差范围内，重锤的机械能守恒(3)C