1、课时跟踪检测（二十二） 验证机械能守恒定律1.“验证机械能守恒定律”的实验装置如图所示，实验中发现重物减少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”实验的实验误差与操作正误的说法中，正确的是()A
2、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，重锤动能的增加量比重锤重力势能的减少量大，产生错误，选项D正确。3做“验证机械能守恒定律
3、”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。(结果保留3位有效数字)解析：vC m/s2.39 m/s。答案：2.395利用图示装置做“验证机械能
4、守恒定律”实验。(1)为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的_。A动能变化量与势能变化量B速度变化量和势能变化量C速度变化量和高度变化量(2)除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的器材是_。A已知频率的交流电源 B刻度尺C天平(含砝码) D停表解析：(1)为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间动能的增加量和重力势能的减少量是否相等，故A正确。(2)打点计时器使用交流电源，实验中需要测量点迹间的距离，从而得出瞬时速度和下降的高度，所以需要刻度尺。实验中验证动能的增加量和重力势能的减少量是否相等，质量可以约
5、去，不需要测量质量，则不需要天平，打点计时器可以知道时间，故不需要停表，故A、B正确。答案：(1)A(2)AB6.现利用如图所示装置验证机械能守恒定律。图中AB是固定的光滑斜面，斜面的倾角为30，1和2是固定在斜面上适当位置的两个光电门，与它们连接的光电计时器都没有画出。让滑块从斜面的顶端滑下，光电门1、2各自连接的光电计时器显示的挡光时间分别为5.00102 s、2.00102 s。已知滑块质量为2.00 kg，滑块沿斜面方向的长度为5.00 cm，光电门1和2之间的距离为0.54 m，g取9.80 m/s2，取滑块经过光电门时的速度为其平均速度。(1)滑块经过光电门1时的速度v1_ m/s
6、，通过光电门2时的速度v2_ m/s。(2)滑块通过光电门1、2之间的动能增加量为_ J，重力势能的减少量为_ J。解析：(1)v1 m/s1.00 m/s。v2 m/s2.50 m/s。(2)动能增加量Ek2.00(2.5021.002)J5.25 J，重力势能的减少量：Ep2.009.800.54sin 30 J5.29 J。答案：(1)1.002.50(2)5.255.297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
7、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：(结果保留3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mvB27.61m，mghB7.70m，
8、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mvB2mghB，近似验证了机械能守恒定律。8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。已知打点计时器工作频率为50 Hz，重物质量为m，重力加速度g取 9.8 m/s2。(1)在打计时点2时重物的速度v2_，在打计时点5时重物的速度v5_，从打计时点2到打计时点5的过程中重物的动能增加量Ek_，重力势能减少量Ep_。 (2)比较得Ek_(
9、选填“大于”“等于”或“小于”)Ep，原因是_。 (3)根据实验判断下列图像正确的是(其中Ek表示重物动能的变化，h表示重物下落的高度)_。 解析：(1)利用匀变速直线运动的推论得：v2 m/s1.50 m/s；v5 m/s2.075 m/s; 此过程中动能增加量Ekmv52mv221.03m J；重力势能减少量Epmghm9.8(0.0320.0360.04)J1.06m J。(2)比较得Ek小于Ep；原因是实验中重物要克服阻力做功。(3)根据机械能守恒：Ekmgh，则Ekh图线为过原点的直线，故选C。答案：(1)1.50 m/s2.075 m/s1.03m J1.06m J(2)小于实验中重物要克服阻力做功(3)C