1、课时作业(二十)实验：验证械能守恒定律1下列关于“验证机械能守恒定律”实验的实验误差的说法，正确的是()A重物质量的称量不准会造成较大误差B重物质量选用得大些，有利于减小误差C重物质量选用得较小些，有利于减小误差D打点计时器选用电磁打点计时器比电火花计时器误差要小【解析】为减小实验误差，重物应选质量大些的，且重物质量不需称量，A、C错，B正确；电磁打点计时器的振针与纸带间有摩擦，电火花计时器对纸带的阻力较小，故选用电磁打点计时器误差大些，D错误【答案】B2(多选)用如图795所示的实验装置验证机械能守恒定律，在下面所列举的该实验的几个操作步骤中，你认为没有必要进行的或者错误的步骤是()图795
2、A按照图示的装置安装器件B将打点计时器接到学生电源的交流输出端上C用天平测量出重物的质量D先放手让纸带和重物下落，再接通电源开关E在打出的纸带上，依据打点的先后顺序选取A、B、C、D四个合适的相邻点，通过测量计算得出B、C两点的速度为vB、vC，并测出B、C两点间的距离为hF在误差允许范围内，看减少的重力势能mgh是否等于增加的动能mvmv，从而验证机械能守恒定律【解析】步骤C不必要，因为根据测量原理，重物的动能和势能表达式中都包含了质量m，可以约去，所以不必测量重物的质量；步骤D错，应先接通电源，待打点计时器工作稳定后再释放纸带【答案】CD3(2013重庆高考)我国舰载飞机在“辽宁舰”上成功
3、着舰后，某课外活动小组对舰载飞机利用阻拦索着舰的力学问题很感兴趣他们找来了木板、钢球、铁钉、橡皮条以及墨水，制作了如图796所示的装置，准备定量研究钢球在橡皮条阻拦下前进的距离与被阻拦前速率的关系要达到实验目的，需直接测量的物理量是钢球由静止释放时的_和在橡皮条阻拦下前进的距离，还必须增加的一种实验器材是_忽略钢球所受的摩擦力和空气阻力，重力加速度已知，根据_定律，可得到钢球被阻拦前的速率图796【解析】根据机械能守恒定律可知mghmv2，v，要研究v与前进的距离的关系，需要直接测出钢球距水平木板的高度h，要测距离及高度，必须增加实验器材刻度尺【答案】高度(距水平木板的高度)刻度尺机械能守恒4
4、图797中甲、乙两图都是用来“验证机械能守恒定律”的装置示意图，已知该打点计时器的打点频率为50 Hz.甲乙丙图797(1)甲、乙两图相比较，_图所示的装置较好，简单说明原因：_.(2)丙图是采用较好的装置并按正确的实验步骤进行实验打出的一条纸带，其中O点为打出的第一个点，标为1，后面依次打下的一系列点迹分别标为2、3、4、5、.经测量，第1、2两点间的距离小于1 mm.对此小张和小李两位同学展开了讨论小张同学认为：由自由落体运动可知，纸带若由静止开始下落，则1、2两点间的距离应接近2 mm，这样的纸带不能用来进行实验数据的处理；小李同学认为：纸带上1、2两点间的距离没有接近2 mm是因为打第
5、一个点时纸带速度不为0，所以不要从第一点就开始计算，我们必须从后面的计数点中取点算出速度与高度来验证机械能守恒定律两人的观点是否正确？_.纸带上1、2两点间的距离远小于2 mm的主要原因是_(3)如果以为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出h图线是_，该图线的斜率是_【解析】做本实验时没有必要刻意选择第1、2点间距离接近2 mm的纸带如果1、2点间的距离小于2 mm，意味着打第1个点时纸带未同步开始下落，而是有些滞后若重物自由下落，应有mv2mgh，即v2gh，由数学知识可知，和h成正比，绘出h图线将是正比例函数图象，图线的斜率kg.【答案】(1)甲因为用夹子固定纸带，可以避免乙图中用手握住纸带
6、的弊端，一方面，由于手的抖动会造成纸带上的第一个点迹被拖长或位置不确定；另一方面，用夹子固定纸带，便于将纸带调整为竖直方向，以避免纸带与打点计时器限位孔之间产生过大的摩擦(两方面答出其一就算对)(2)两人的观点都不正确打第1个点时纸带未同步开始下落，而是有些滞后(3)正比例函数图象(或“过原点的一条倾斜直线”)重力加速度g5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798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，结果保留三位有效数字)：图798时刻t2t3t4t5速度/(m/
7、s)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守律由上述计算得Ep_Ek(选填“”“”或“”)，造成这种结果的主要原因是_.【解析】(1)v5cm/s408 cm/s4.08 m/s.(2)由题给条件知：h25(26.6824.1621.66)cm72.5 cm0.725 m.Epmgh250.29.80.725 J1.42 JEkmvmv0.2(5.5924.082) J1.46 J.(3)由(2)中知EpEk
8、，因为存在空气阻力等原因，导致重力势能的增加量小于动能的减少量【答案】(1)4.08(2)1.421.46(3)原因见解析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799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.图799(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)()【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v2m/s1.50 m/s和重物在5点的速度v5 m/s2.075 m/s，所以动能增加量为Ekvv1.03m J，从打2点到打5点重力势能减少量为Epmgh25m9.8(3.23.64.0)102J1.06m J，由以上可得出实验结论为：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Ekmgh，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/s2.075 m/s1.03m J1.06m J在误差允许的范围内，机械能守恒(2)C
