1、学年高中物理人教版必修二77 实验验证机械能守恒定律 课后巩固提高课后巩固提高限时：45分钟 总分：100分一、选择题(14为单选，56为多选。每小题8分，共48分。)1利用打点计时器验证自由落体运动的物体机械能守恒时，下列器材中不必要的是()A重物 B纸带C天平 D低压电源2.在做“验证机械能守恒定律”的实验时，发现重锤减少的重力势能总是大于重锤增加的动能，造成这种现象的原因是()A选用的重锤质量过大B选用的重锤质量过小C空气对重锤的阻力和打点计时器对纸带的阻力D实验时操作不过细，实验数据测量不准确3在“验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器安装时必须使计时器保持水平，而使限位孔保持竖直状
2、态，这是因为()A纸带通过顺畅，以减少摩擦阻力B无论限位孔怎样安装对实验结果无影响C保证打点均匀D保证重锤能匀速下落4某同学身高1.8 m，在运动会上他参加跳高比赛，起跳后身体横着越过了1.8 m高度的横杆据此可估算出他起跳时竖直向上的速度大约为(g取10 m/s2)()A2 m/s B4 m/sC6 m/s D8 m/s5在“验证机械能守恒定律”实验中，对于自由下落的重物，下述选择的条件哪种更为有利()A只要足够重就可以B只要体积足够小就可以C既要重，又要体积小D应该密度大些，还应便于夹紧纸带，使纸带随同运动时不致扭曲6.如图所示，两个质量各为m1和m2的小物块A和B，分别系在一条跨过定滑轮
3、的软绳两端，已知m1m2.现要利用此装置验证机械能守恒定律若选定物块A从静止开始下落的过程进行测量，则需要测量的物理量有()A物块的质量m1、m2；B物块A下落的距离及下落这段距离所用的时间；C物块B上升的距离及上升这段距离所用的时间；D绳子的长度二、非选择题(共52分)7(8分)为进行验证机械能守恒定律的实验，有下列器材可供选择：铁架台、打点计时器、复写纸、纸带、低压直流电流、天平、秒表、导线、开关，其中不必要的器材是_，缺少的器材是_8(8分)在“验证机械能守恒定律”的实验中，已知电火花计时器所用的电源频率为50 Hz，查得当地的重力加速度为9.8 m/s2，测得所用的重物的质量为1.00
4、 kg.实验中得到一条点迹清晰的纸带，把第一个点记作O，另选连续的4个点A、B、C、D作为测量的点经测量知道A、B、C、D到O点的距离分别为62.99 cm、70.18 cm、77.76 cm、85.73 cm.根据以上数据，可知重物由O点运动到C点，重力势能的减少量等于_ J，动能增加量等于_ J(取3位有效数字)9(12分)在“验证机械能守恒定律”的实验中，所用电源的频率为50 Hz，某同学选了一条理想的纸带，用刻度尺测量时各计数点对应刻度尺上的读数如图所示，(图中O点是电火花计时器打出的第一个点，A、B、C、D、E分别是每打两个点取出计数点，单位是：mm)根据纸带要求计算：(1)重物下落
5、的加速度；(2)若重物的质量为m，则重物从开始下落到打B点时，减少的重力势能；(3)重物下落到打B点时增加的动能；(4)从(2)(3)数据可得出什么结论？产生误差的主要原因是什么？答案1C验证机械能守恒定律的原理是重力势能的减少量与物体动能的增加量相等，即mghmv2，由此式可看出：不需测物体的质量，故C正确本题涉及验证机械能守恒的基本原理，体现了对基本实验能力的考查2C重锤和纸带下落过程中要克服阻力做功，因此重锤减少的重力势能要大于增加的动能，故C正确3A根据实验原理可知，阻力越小，其消耗的机械能越少，实验结果就越准确，所以需采取各种措施减小摩擦，使限位孔竖直就是其中的措施之一4B将运动员视
6、为做竖直上抛运动，整个过程机械能守恒，取地面为参考平面，最高点速度为零，由Ek1Ep1Ek2Ep2得： mvmgh1mgh2，其中h1为起跳时人重心的高度，即h10.9 m，代入数据得起跳速度v0m/s4.2 m/s.本题易错点出现在漏掉了人的身高，认为人的重心从地面升高而错选C.5CD选择重物时既要考虑减小空气阻力，又要考虑实验的方便，可操作性强，故C、D正确6AB或AC通过连接在一起的A、B两物体验证机械能守恒定律，即验证系统的势能变化与动能变化是否相等，A、B连接在一起，A下降的距离一定等于B上升的距离；A、B的速度大小总是相等的，故B、C只测其中之一即可，不需要测量绳子的长度7(1)低
7、压直流电流、天平、秒表(2)重锤、刻度尺、低压交流电源87.627.57解析：C点到O点的距离hc77.76 cm，由此可知重力势能的减少量为mghc1.009.8077.761027.62 J.不能错误认为动能增加量也为7.62 JC点的速度vchBD/2T代入数值可以解得vc3.89 m/s.所以重物动能的增量为mv27.57 J在误差允许的范围内重力势能的减少量等于动能的增加量9(1)9.688 m/s2(2)1.911 mJ(3)1.889 mJ(4)见解析解析：(1)要据逐差法求加速度xAB195.0 mm125.0 mm70.0 mm0.07 m，xBC280.5 mm195.0
8、mm85.5 mm0.085 5 m，xCD381.5 mm280.5 mm101.0 mm0.101 m，xDE498 mm381.5 mm116.5 mm0.116 5 m.a1(xCDxAB)/2T2，a2(xDExBC)/2T2，(xCDxDExBCxAB)/4T2，(0.1010.116 50.085 50.07)/4(0.04)2 m/s29.688 m/s2.即重物下落的加速度为9.688 m/s2.(2)重物从开始下落到打B点时减少的重力势能为：Ep减mghmg9.80.195 0 mJ1.911 mJ(3)重物下落到打B点时的速度为vB(xABxBC)/2T(0.070.08
9、5 5)/(20.04) m/s1.944 m/s则物体从开始下落到打B点增加的动能为Ek增mv/21.889 mJ(4)从(2)(3)可以得出在实验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，机械能守恒重物减少的重力势能略大于其增加的动能的原因是：重物在下落时要受到阻力的作用(打点计时器对纸带的摩擦阻力、空气阻力等)重物克服阻力做功要损失一部分机械能10.(12分)在用落体法验证机械能守恒定律时，某同学按照正确的操作选得纸带如图所示，其中O是起始点，A、B、C是打点计时器连续打下的3个点该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C各点的距离，并记录在图中(单位： cm)(已知交流电的周期为
10、T0.02 s) (1)该三个数据中不符合有效数字读数要求的是_，应记作_ cm. (2)该同学用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒，已知当地的重力加速度g9.8 m/s2，他用AC段的平均速度作为跟B点对应的物体的即时速度，则该段重锤重力势能的减少量为_，而动能的增加量为_(均保留3位有效数字，重锤质量为1 kg)，这样验证的系统误差总是使重力势能的减少量_动能的增加量(选填“大于”“小于”或“等于”)，原因是_. (3)另一位同学根据同一条纸带，同一组数据，也用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒，将打点计时器打下的第一个点O记为第1个点，图中的B是打点计时器打下的第9个点因此他用vBgt计
11、算B点对应的物体的即时速度，得到动能的增加量为_，这样验证的系统误差总是使重力势能的减少量_动能的增加量(选填“大于”“小于”或“等于”)，原因是_.11(12分)在“验证机械能守恒定律”的实验中，所用电源的频率为50 Hz，某同学选择了一条理想的纸带，用刻度尺测量时，各计数点对应刻度尺上的读数如图所示(图中O点是打点计时器打出的开始下落的第1个点，A、B、C、D、E、F分别是每打两个点取出的计数点)根据纸带计算：(1)重物下落到打B点、E点时的速度(2)若重物的质量为m kg，则重物从开始下落到打B点时，减少的重力势能是多少？重物增加的动能为多少？(3)若重物质量为m kg，求重物下落BE高
12、度的过程中重力势能减少多少？重物的动能增加多少？(4)从(2)(3)数据可得出什么结论？产生误差的原因是什么？(当地重力加速度为9.8 m/s2)答案10(1)15.7 cm15.70(2)1.22 J1.20 J大于重锤在下落的过程中受到阻力的作用(3)1.23 J小于重锤下落的加速度比重力加速度g要小解析：(1)用毫米刻度尺测量，有效数字应精确到0.01 cm，所以15.7 cm不符合有效数字读数的要求，应记作15.70 cm.(2)重锤重力势能的减少量为mghB1.22 J，动能的增加量为mvm21.20 J，这样验证的系统误差总是使重力势能的减少量“大于”动能的增加量，原因是重锤在下落
13、的过程中受到阻力的作用(3)动能的增加量为mvm(gt)21.23 J，这样验证的系统误差总是使重锤势能的减少量“小于”动能的增加量，原因是重锤下落的加速度比重力加速度g要小11(1)1.944 m/s3.106 m/s(2)1.91m(J)1.89m(J)(3)2.969m(J)2.934m(J)(4)见解析(1)xAB195.0 mm125.0 mm70.0 mm0.070 0 m，xBC280.5 mm195.0 mm85.5 mm0.085 5 m，xDE498.0 mm381.5 mm116.5 mm0.116 5 m，xEF630.0 mm498.0 mm132.0 mm0.132
14、 0 m，vBm/s1.944 m/s，vEm/s3.106 m/s.(2)重物从开始下落到打B点时，减少的重力势能为Ep减mgxBO9.80.195m1.91mJ.增加的动能为Ek增mvm(1.944)21.89mJ.(3)重物下落BE高度时减少的重力势能为Ep减mgxEB9.8(0.498 00.195 0)m2.969mJ，增加的动能Ek增mvmvm(3.106)2m(1.944)22.934mJ.(4)从(2)(3)可以得出：在实验误差允许的范围内重物重力势能的减少等于其动能的增加，机械能守恒重物减少的重力势能略大于其增加的动能的原因是：重物在下落时要受到阻力的作用(打点计时器对纸带的摩擦阻力，空气阻力等)，重物克服阻力做功要损失一部分机械能
