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2019年高考物理一輪總復習 實驗、探究 驗證機械能守恒定律課時作業(yè) 新人教版必修2 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1．關于“驗證機械能守恒定律”的實驗中，以下說法正確的是(　　) A．實驗中摩擦是不可避免的，因此紙帶越短越好，因為紙帶越短，克服摩擦力做的功就越小，誤差就越小 B．稱出重錘的質量，是不可缺少的步驟 C．紙帶上第1、2兩點間距若不接近2mm，無論怎樣處理實驗數(shù)據，實驗誤差一定較大 D．處理打完點的紙帶時，可以直接利用打點計時器打出的實驗點跡，而不必采用“計數(shù)點”的方法 2．在用落體法“驗證機械能守恒”的實驗中，某同學上交的實驗報告中，顯示重錘增加的動能略大于重錘減少的重力勢能，則出現(xiàn)這一問題的可能原因是(　　) A．重錘的質量測量錯誤 B．用公式vt＝gt計算各點的速度 C．交流電源的頻率不等于50Hz D．重錘下落時受到的阻力過大 3．實驗時，計時器電源頻率為50Hz，當?shù)刂亓铀俣鹊闹禐?.80m/s2，測得所用重錘的質量為1.00kg，甲、乙、丙三位同學分別用同一裝置打出三條紙帶，量出各紙帶上第1、2兩點間的距離分別為1.8mm、1.9mm、2.5mm，可以看出其中肯定有一個學生在操作上有錯誤，這位同學是________，操作錯誤是________，若按實驗要求正確地選出紙帶進行測量，量得連續(xù)3點A、B、C到第1點之間的距離分別是AO＝15.55cm，BO＝19.20cm，CO＝23.30cm，則計時器打下B點時，重錘重力勢能的減少量為________ J，重錘增加的動能是________ J. 4．用如圖所示的裝置驗證小球做自由落體運動時機械能守恒，圖中O為釋放小球的位置，A、B、C、D為固定速度傳感器的位置且與O在同一條豎直線上． 第4題圖 (1)若當?shù)刂亓铀俣葹間，還需要測量的物理量有____________． A．小球的質量m B．小球下落到每一個速度傳感器時的速度v C．小球下落到每一個速度傳感器時下落的高度h D．小球下落到每一個速度傳感器時所用的時間t (2)作出v2h圖象，由圖象算出其斜率k，當k＝____________可以認為小球下落過程中機械能守恒． (3)寫出對減小本實驗誤差有益的一條建議：________________________________________________________________________________________________________. 5．某課外活動小組利用豎直上拋運動驗證機械能守恒定律． (1)某同學用20分度游標卡尺測量小球的直徑，讀數(shù)如圖甲所示，小球直徑為____________cm. 圖乙所示彈射裝置將小球豎直向上拋出，先后通過光電門A、B，計時裝置測出小球通過A、B的時間分別為2.55ms、5.15ms，由此可知小球通過光電門A、B時的速度分別為vA、vB，其中vA＝____________m/s. 　　 　　　　　　　甲　　　　　　　　　　　　乙 第5題圖 (2)用刻度尺測出光電門A、B間的距離h，已知當?shù)氐闹亓铀俣葹間，只需比較____________是否相等，就可以驗證機械能是否守恒(用題目中涉及的物理量符號表示)． (3)通過多次實驗發(fā)現(xiàn)，小球通過光電門A的時間越短，(2)中要驗證的兩數(shù)值差越大．試分析實驗中產生誤差的主要原因是____________． 6．學生實驗“用DIS研究機械能守恒定律”的裝置如圖(a)所示，某組同學在一次實驗中，選擇DIS以圖象方式顯示實驗的結果，所顯示的圖象如圖(b)所示．圖象的橫軸表示小球距D點的高度h，縱軸表示擺球的重力勢能EP、動能Ek或機械能E.試回答下列問題： (1)在定量研究機械能守恒定律之前需要進行定性研究的實驗，實驗中用到圖中的定位擋片，它的作用是________． (A)保證小球每次從同一高度釋放． (B)保證小球每次擺到同一高度． (C)觀察受到阻擋后小球能否擺到另外一側接近釋放時的同一高度． (D)觀察受到阻擋前后小球在兩側用時是否相同． (2)圖(a)所示的實驗裝置中，傳感器K的名稱是____________． (3)圖(b)的圖象中，表示小球的重力勢能EP、動能Ek、機械能E隨小球距D點的高度h變化關系的圖線分別是______________________(按順序填寫相應圖線所對應的文字)． (a) (b) 第6題圖 7．如圖所示為驗證機械能守恒定律的實驗裝置示意圖．現(xiàn)有的器材為： 第7題圖 帶鐵夾的鐵架臺、電磁打點計時器、紙帶，帶鐵夾的重錘、天平． 回答下列問題： (1)為完成此實驗，除了所給的器材外，還需要的器材有____________．(填入正確選項前的字母) A．米尺 B．秒表 C．0～12 V的直流電源 D．0～12 V的交流電源 (2)下面列舉了該實驗的幾個操作步驟： A．按照圖示的裝置安裝器材 B．將打點計時器接到電源的“直流輸出”上 C．用天平測出重錘的質量 D．先接通電源，后釋放紙帶，打出一條紙帶 E．測量紙帶上某些點間的距離 F．根據測量的結果計算重錘下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動能 其中操作不當?shù)牟襟E是____________． (3)實驗中誤差產生的原因有________________________________________________________．(寫出兩個原因) 8．在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，質量m＝ 1.00kg的重物自由下落，帶動紙帶打出一系列的點，如圖所示．相鄰計數(shù)點間的時間間隔為0.02s；(g＝9.8m/s2，計算結果小數(shù)點后保留2位有效數(shù)字) (1)從起點O到打下計數(shù)點B的過程中物體的動能增加量ΔEK＝____________J，勢能減少量ΔEP＝____________J； (2)通過計算發(fā)現(xiàn)，數(shù)值上ΔEK＜ΔEP，這是因為在重錘下落過程中存在著阻力的作用．我們可以通過該實驗裝置測 定該阻力的大小，方法如下：先通過紙帶測得下落的加速度a＝____________m/s2.再根據牛頓第二定律計算出重錘在下落的過程中受到的平均阻力f＝____________N. 第8題圖 9．某研究性學習小組用如圖(a)所示裝置驗證機械能守恒定律．讓一個擺球由靜止開始從A位置擺到B位置(O點正下方)，若不考慮空氣阻力，小球的機械能應該守恒，即mv2＝mgh.直接測量擺球到達B點的速度v比較困難．現(xiàn)讓小球在B點處脫離懸線做平拋運動，利用平拋運動的規(guī)律來間接地測出v. 第9題圖 如圖(a)中，懸點正下方P點處放有水平放置熾熱的電熱絲，當懸線擺至電熱絲處時能輕易瞬間被燒斷，小球由于慣性向前飛出做平拋運動．在地面上放上白紙，上面覆蓋著復寫紙，當小球落在復寫紙上時，會在下面白紙上留下痕跡．用重垂線確定出A、B點的投影點N、M.重復實驗10次(小球每一次都從同一點由靜止釋放)，球的落點痕跡如圖(b)所示，圖中米尺水平放置，零刻度線與M點對齊．用米尺量出AN的高度h1、BM的高度h2，算出A、B兩點的豎直距離，再量出M、C之間的距離x，即可驗證機械能守恒定律．已知重力加速度為g，小球的質量為m. (1)根據圖(b)可以確定小球平拋運動的水平距離為________cm.　 (2)用題中所給字母表示出小球平拋時的初速度v0＝________.　 (3)用測出的物理量(即題中所給字母)表示出小球從A到B過程中，重力勢能的減少量ΔEp＝________，動能的增加量ΔEk＝________. 課時作業(yè)(二十一)　實驗、探究：驗證機械能守恒定律 　1.D　【解析】 由實驗的具體操作步驟知，紙帶過短就無法獲得足夠多的測量數(shù)據，故A錯．不需要測得重錘重力，就可以通過v2/2＝gh來驗證機械能是否守恒．C項說法沒有道理，故C錯． 　2.BC　【解析】 重錘的質量大小不會影響實驗結果，故A錯．考慮阻力作用，重錘的實際加速度要偏低，故B正確，頻率不等于50Hz，如果計算時采用50Hz，可能出現(xiàn)此結果，故C正確．重錘受到阻力過大，加速度會減小，動能應該略小于勢能才對，故D錯． 　3.丙　先放開紙帶后接通電源　1.88　1.88　【解析】 由于2.5比1.8和1.9大的多，所以丙錯，數(shù)值偏大，說明打點時已有初速度，故應為先放開了紙帶后接通電源．通過B點時重力勢能減小量ΔEp為： ΔEp＝mgh＝19.80.192＝1.88J　vB＝≈1.94m/s，所以Ek＝mv＝11.942≈1.88J. 　4.(1)BC　(2)2g　(3)相鄰速度傳感器間的距離適當大些，選用質量大，體積小的球做實驗等． 　【解析】 根據驗證機械能守恒公式 mgh1＋mv＝mgh2＋mv　由公式可知； 只需要測量小球下落到每一個傳感器的速度V及高度h即可． 由公式mgh＝mv2，即v2＝2gh可知． v2－h(huán)圖象是一條直線，且斜率k為2g. 由于空氣阻力的存在，所以相鄰傳感器間的距離適當大些，選用質量大，體積小的小球等都可以減小空氣阻力的影響． 　5.(1)1.020　4.0　　(2)gh與　　(3)空氣阻力，速度越大，阻力越大． 　【解析】 游標卡尺為20分度，則一格為厘米，由圖可知，零刻度在“1”的右側，且第四格的刻度線對齊，則1＋4＝1.02厘米，由于時間極短，可視為勻速通過．vA＝＝＝＝4.0m/s，根據機械能守恒定律公式：mv＝mv＋mgh，即gh＝ v－v，即可證明機械能守恒，小球上升過程中受到空氣阻力的作用，速度越大，所受阻力越大． 　6.(1)C　　(2)光電門傳感器　　(3)乙、丙和甲 　【解析】 (1)用DIS研究機械能守恒定律實驗中，定位片的作用是用來觀測受到阻擋后小球能否擺到另外一側接折釋放時的同一高度；(2)傳感器k為光電門傳感器，用來測小球經過D點時的速度；(3)小球機械能守恒，甲表示機械能E；距離D點越近，小球重力勢能越低，動能越大，故乙表示小球重力勢能，丙表示小球動能． 　7.(1)AD　　(2)B　　(3)見解析 　【解析】 (1)驗證機械能守恒實驗，即重力勢能減小量等于動能的增加量，要用米尺測出下落的位移，打點計時器要接在0～12V的交變電源； (2)很明顯，打點計時器要接在“交流輸出”上，B錯； (3)誤差產生的原因：紙帶與計時器之間有摩擦，米尺上讀數(shù)誤差等． 　8.(1)1.55　1.56　　(2)9.50　0.30 　【解析】 EKB＝mv vB＝＝＝＝1.76m/s 所以EKB＝1.001.76J＝1.55J EP＝mgh＝1.009.815.9310－2J＝15.6J 由ΔS＝at2可知： a＝＝ ＝9.50m/s2 mg－f＝ma, 可知f＝0.30N. 　9.(1)64.7(64.0～65.5)　(2)x　(3)mg(h1－h(huán)2)　 　【解析】 (1)用一個最小的圓圈起所有小球落點，圓的圓心即為小球落點的平均位置，然后讀出圓心對應刻度的值即為小球平拋的水平距離，為64.7cm.(2)由h2＝gt2和x＝v0t可得v0＝x.(3)由A到B過程中，小球重力勢能的減少量為ΔEp＝mg(h1－h(huán)2)，動能的增加量　ΔEk＝mv＝.