2019-2020年高中物理 第7章 機械能守恒定律 9 實驗 驗證機械能守恒定律課時作業(yè) 新人教版必修2.doc

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2019-2020年高中物理 第7章 機械能守恒定律 9 實驗 驗證機械能守恒定律課時作業(yè) 新人教版必修2 1．下列關于“驗證機械能守恒定律”實驗的實驗誤差的說法，正確的是(　　) A．重物質量的稱量不準會造成較大誤差 B．重物質量選用得大些，有利于減小誤差 C．重物質量選用得較小些，有利于減小誤差 D．打點計時器選用電磁打點計時器比電火花計時器誤差要小 【解析】　為減小實驗誤差，重物應選質量大些的，且重物質量不需稱量，A、C錯，B正確；電磁打點計時器的振針與紙帶間有摩擦，電火花計時器對紙帶的阻力較小，故選用電磁打點計時器誤差大些，D錯誤． 【答案】　B 2．(多選)用如圖795所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律，在下面所列舉的該實驗的幾個操作步驟中，你認為沒有必要進行的或者錯誤的步驟是(　　) 圖795 A．按照圖示的裝置安裝器件 B．將打點計時器接到學生電源的交流輸出端上 C．用天平測量出重物的質量 D．先放手讓紙帶和重物下落，再接通電源開關 E．在打出的紙帶上，依據打點的先后順序選取A、B、C、D四個合適的相鄰點，通過測量計算得出B、C兩點的速度為vB、vC，并測出B、C兩點間的距離為h F．在誤差允許范圍內，看減少的重力勢能mgh是否等于增加的動能mv－mv，從而驗證機械能守恒定律 【解析】　步驟C不必要，因為根據測量原理，重物的動能和勢能表達式中都包含了質量m，可以約去，所以不必測量重物的質量；步驟D錯，應先接通電源，待打點計時器工作穩(wěn)定后再釋放紙帶． 【答案】　CD 3．(xx重慶高考)我國艦載飛機在“遼寧艦”上成功著艦后，某課外活動小組對艦載飛機利用阻攔索著艦的力學問題很感興趣．他們找來了木板、鋼球、鐵釘、橡皮條以及墨水，制作了如圖796所示的裝置，準備定量研究鋼球在橡皮條阻攔下前進的距離與被阻攔前速率的關系．要達到實驗目的，需直接測量的物理量是鋼球由靜止釋放時的________和在橡皮條阻攔下前進的距離，還必須增加的一種實驗器材是________．忽略鋼球所受的摩擦力和空氣阻力，重力加速度已知，根據________定律，可得到鋼球被阻攔前的速率． 圖796 【解析】　根據機械能守恒定律可知mgh＝mv2，v＝，要研究v與前進的距離的關系，需要直接測出鋼球距水平木板的高度h，要測距離及高度，必須增加實驗器材刻度尺． 【答案】　高度(距水平木板的高度)　刻度尺　機械能守恒 4．圖797中甲、乙兩圖都是用來“驗證機械能守恒定律”的裝置示意圖，已知該打點計時器的打點頻率為50 Hz. 甲　　　　　　　　乙　　　　　　　　丙 圖797 (1)甲、乙兩圖相比較，________圖所示的裝置較好，簡單說明原因：____. (2)丙圖是采用較好的裝置并按正確的實驗步驟進行實驗打出的一條紙帶，其中O點為打出的第一個點，標為1，后面依次打下的一系列點跡分別標為2、3、4、5、….經測量，第1、2兩點間的距離小于1 mm.對此小張和小李兩位同學展開了討論．小張同學認為：由自由落體運動可知，紙帶若由靜止開始下落，則1、2兩點間的距離應接近2 mm，這樣的紙帶不能用來進行實驗數據的處理；小李同學認為：紙帶上1、2兩點間的距離沒有接近2 mm是因為打第一個點時紙帶速度不為0，所以不要從第一點就開始計算，我們必須從后面的計數點中取點算出速度與高度來驗證機械能守恒定律． 兩人的觀點是否正確？________.紙帶上1、2兩點間的距離遠小于2 mm的主要原因是________． (3)如果以為縱軸，以h為橫軸，根據實驗數據繪出h圖線是________，該圖線的斜率是________． 【解析】　做本實驗時沒有必要刻意選擇第1、2點間距離接近2 mm的紙帶．如果1、2點間的距離小于2 mm，意味著打第1個點時紙帶未同步開始下落，而是有些滯后．若重物自由下落，應有mv2＝mgh，即v2＝gh，由數學知識可知，和h成正比，繪出－h(huán)圖線將是正比例函數圖象，圖線的斜率k＝g. 【答案】　(1)甲　因為用夾子固定紙帶，可以避免乙圖中用手握住紙帶的弊端，一方面，由于手的抖動會造成紙帶上的第一個點跡被拖長或位置不確定；另一方面，用夾子固定紙帶，便于將紙帶調整為豎直方向，以避免紙帶與打點計時器限位孔之間產生過大的摩擦(兩方面答出其一就算對)　(2)兩人的觀點都不正確　打第1個點時紙帶未同步開始下落，而是有些滯后　(3)正比例函數圖象(或“過原點的一條傾斜直線”)　重力加速度g 5．某同學利用豎直上拋小球的頻閃照片驗證機械能守恒定律．頻閃儀每隔0.05 s閃光一次，圖798中所標數據為實際距離，該同學通過計算得到不同時刻的速度如下表(當地重力加速度取9.8 m/s2，小球質量m＝0.2 kg，結果保留三位有效數字)： 圖798 時刻 t2 t3 t4 t5 速度/ (m/s) 5.59 5.08 4.58 (1)由頻閃照片上的數據計算t5時刻小球的速度v5＝________ m/s. (2)從t2 到t5時間內，重力勢能增加量ΔEp＝________J，動能減少量ΔEk＝________J. (3)在誤差允許的范圍內，若ΔEp與ΔEk近似相等，從而驗證了機械能守恒守律．由上述計算得ΔEp________ΔEk(選填“>”“<”或“＝”)，造成這種結果的主要原因是______________________________________________________. 【解析】　(1)v5＝cm/s＝408 cm/s＝4.08 m/s. (2)由題給條件知： h25＝(26.68＋24.16＋21.66)cm＝72.5 cm＝0.725 m. ΔEp＝mgh25＝0.29.80.725 J＝1.42 J ΔEk＝mv－mv＝0.2(5.592－4.082) J＝1.46 J. (3)由(2)中知ΔEp<ΔEk，因為存在空氣阻力等原因，導致重力勢能的增加量小于動能的減少量． 【答案】　(1)4.08　(2)1.42　1.46　(3)<　原因見解析 6．某同學做驗證機械能守恒定律實驗時，不慎將一條挑選出的紙帶一部分損壞，損壞的是前端部分．剩下的一段紙帶上各相鄰點間的距離已測出標在圖799中，單位是 cm.打點計時器工作頻率為50 Hz，重力加速度g取9.8 m/s2. 圖799 (1)重物在2點的速度v2＝______，在5點的速度v5＝______，此過程中動能增加量ΔEk＝______，重力勢能減少量ΔEp＝______.由以上可得出實驗結論：__________________________________________________________________. (2)根據實驗判斷下列圖象正確的是(其中ΔEk表示物體動能的變化量，Δh表示物體下落的高度)(　　) 【解析】　(1)根據勻變速直線運動的規(guī)律，可以求出重物在2點的速度v2＝m/s＝1.50 m/s和重物在5點的速度v5＝ m/s＝2.075 m/s，所以動能增加量為Δ Ek＝v－v＝1.03m J，從打2點到打5點重力勢能減少量為ΔEp＝mgh25＝m9.8(3.2＋3.6＋4.0)10－2J＝1.06m J，由以上可得出實驗結論為：在誤差允許的范圍內，機械能守恒． (2)物體機械能守恒，應有物體減少的重力勢能轉化為增加的動能，即ΔEk＝mgΔh，可見物體增加的動能與下落的距離成正比，選項C正確． 【答案】　(1)1.50 m/s　2.075 m/s　1.03m J　1.06m J　在誤差允許的范圍內，機械能守恒 (2)C