2019-2020年高中物理 7.9《實驗 驗證機械能守恒定律》課時作業(yè) 新人教版必修2.doc

2019-2020年高中物理 7.9實驗 驗證機械能守恒定律課時作業(yè) 新人教版必修2基礎達標1在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，對于自由下落的重物，下列選項中可取的是()A選用重物時，重的比輕的好B選用重物時，體積小的比大的好C重物所受重力應與它所受的空氣阻力和紙帶所受打點計時器的阻力平衡D重物所受重力應遠大于它所受的空氣阻力和紙帶所受打點計時器的阻力【解析】應選擇阻力影響足夠小的重物【答案】D2為驗證在自由落體過程中物體的機械能是守恒的，某同學利用實驗系統(tǒng)設計了一個實驗，實驗裝置如圖所示，圖中A、B兩點分別固定了兩個速度傳感器，速度傳感器可以測出運動物體的瞬時速度在實驗中測得一物體自由下落經(jīng)過A點時的速度是v1，經(jīng)過B點時的速度是v2，為了證明物體經(jīng)過A、B兩點時的機械能相等，這位同學又設計了以下幾個步驟，你認為其中不必要或者錯誤的是()A用天平測出物體的質(zhì)量B測出A、B兩點間的豎直距離C測量物體的質(zhì)量，利用mvmv算出物體從A點運動到B點的過程中動能的變化量D驗證vv與2gh是否相等【答案】AC3“驗證機械能守恒定律”的實驗采用重物自由下落的方法(取g10 m/s2)(1)用公式mv2mgh時，對紙帶上起點的要求是初速度為_，為達到此目的，所選擇的紙帶第一、二兩點間距應接近_(2)若實驗中所用重錘質(zhì)量m1 kg，打點紙帶如甲圖所示，打點時間間隔為0.02 s，則記錄B點時，重錘速度vB_，重錘的動能EkB_，從開始下落起至B點，重錘的重力勢能減少量是_，因此可得出的結(jié)論是_(3)根據(jù)紙帶算出的相關各點的速度值，量出下落的距離，則以為縱軸，以h為橫軸畫出的圖線應是乙圖中的_【解析】(1)初速度為0，所選第一、第二兩點間距接近2 mm.(2)vBm/s0.59 m/sEkBmv10.592J0.174 JEpmghB11017.6103J0.176 J.(3)由mv2mgh可得ghh，故選項C正確【答案】(1)02 mm(2)0.59 m/s0.174 J0.176 J在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，重錘動能的增加量等于勢能的減少量(3)C4在驗證機械能守恒的實驗中，某同學利用圖甲中器材進行實驗，正確地完成實驗操作后，得到一條點跡清晰的紙帶，如圖乙所示在實驗數(shù)據(jù)處理中，某同學取A、B兩點來驗證實驗已知打點計時器每隔0.02 s打一個點，圖中測量結(jié)果記錄在下面的表格中項目x1/cmA點瞬時速度/(ms1)x2/cmB點瞬時速度/(ms1)AB兩點間距離/ cm數(shù)據(jù)3.920.9812.8050.00(1)觀察紙帶，可知連接重物的夾子應夾在紙帶的_端；(選填“左”或“右”)(2)將表格中未填項目填寫完整；(3)若重物和夾子的總質(zhì)量為0.6 kg，那么在A到B運動過程中，動能的增加量為_J，重力勢能的減少量為_J.【解析】(1)重物剛開始運動，速度較小，點跡比較密集，故夾子應夾在紙帶的左端；(2)vB3.20 m/s；(3)在A到B運動過程中，動能的增加量Ekmvmv2.78 J，重力勢能的減少量EpmghAB2.94 J.【答案】(1)左(2)3.20(3)2.782.945在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，設打點時間間隔為T，某同學得到一條紙帶如圖所示，對于求前4個點的速度，有三種做法：甲同學：分別測出x1、x2、x3、x4、x5，然后由v1，v2，v3，v4求前4個點的速度乙同學：分別測出h1、h2、h3、h4、h5，然后由v1，v2，v3，v4求前4個點的速度丙同學：由公式vtgt得v1gT、v22gT、v33gT、v44gT，計算出前4個點的速度你認為他們的做法對不對？說明理由【解析】甲同學的計算方法雖然符合紙帶上某點的瞬時速度等于相鄰兩點間的平均速度的原理，但測量方法不如乙同學，因為分段測量誤差較大，乙同學的測量方法誤差較小，故應采用乙同學的方法至于丙同學的做法是完全錯誤的因為只要認為加速度為g，機械能就肯定是守恒的，那也就無需去做實驗驗證了用機械能守恒定律去驗證機械能守恒，這在邏輯推理上叫做循環(huán)論證況且用vgt算出的速度一定比從紙帶上測量算出的值要大，因為實際實驗中阻力不可避免，其加速度a<g，而丙同學的做法一定會出現(xiàn)Ekm(gt)2>Epmg的情況，所以不能用vgt或v去計算速度【答案】見解析能力提升1.利用圖示裝置進行驗證機械能守恒定律的實驗時，需要測量物體由靜止開始自由下落到某點時的瞬時速度v和下落高度h.某班同學利用實驗得到的紙帶，設計了以下四種測量方案：A用刻度尺測出物體下落的高度h, 并測出下落時間t，通過vgt計算出瞬時速度vB用刻度尺測出物體下落的高度h，并通過v計算出瞬時速度vC根據(jù)做勻變速直線運動時紙帶上某點的瞬時速度等于這點前后相鄰兩點間的平均速度，測算出瞬時速度v，并通過h計算出高度hD用刻度尺測出物體下落的高度h，根據(jù)做勻變速直線運動時紙帶上某點的瞬時速度，等于這點前后相鄰兩點間的平均速度，測算出瞬時速度v以上方案中只有一種正確，正確的是()【解析】物體由靜止開始自由下落過程中受到空氣阻力和紙帶與打點計時器的摩擦阻力的作用，不是自由落體運動，A、B錯誤物體下落的高度是用米尺測量的，不是計算的，C錯誤D為驗證機械能守恒定律的實驗測量方案，正確【答案】D2在驗證機械能守恒定律的實驗中，由于打點計時器兩限位孔不在同一豎直線上，使紙帶通過時受到較大的阻力，則結(jié)果()Amgh>mv2 Bmgh<mv2Cmghmv2 D以上都有可能【解析】阻力增大，實際加速度a小于重力加速度g，據(jù)動能定理有mahmv2，故mgh>mv2.【答案】A3圖中甲、乙兩圖都是利用“驗證機械能守恒定律”的實驗來測量當?shù)氐闹亓铀俣萭值的裝置示意圖已知打點計時器的打點頻率為50 Hz.(1)這兩圖相比較，用哪個圖所示的裝置實驗較好？簡單說明理由(2)上圖中的丙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點為打下的第一個點，標為1，后面依次打下的一系列點跡分別為2、3、4、5.經(jīng)測量，第15至17點間的距離為11.69 cm，第1至第16點間的距離為43.83 cm，則打下第16個點時，重物下落的速度大小為_ms1.在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，可認為重物在下落的過程中機械能守恒，由此求得重力加速度值為g_ms2(要求保留三位有效數(shù)字)【解析】(1)用甲圖所示的裝置實驗較好因為用夾子固定，可以避免乙圖由于手的抖動而造成紙帶上的第1個點跡被拖長和位置不確定的現(xiàn)象另外由于用夾子固定紙帶，便于紙帶調(diào)整到豎直方向，以避免紙帶與打點計時器(限位孔)之間產(chǎn)生較大的摩擦，而乙圖中用手握住紙帶，難于做到這一點(2)v162.9225(ms1)由mghmv，得：g9.74(ms2)【答案】(1)甲圖，理由見解析(2)2.929.744某實驗小組利用如圖所示的實驗裝置來驗證鉤碼和滑塊所組成的系統(tǒng)機械能守恒實驗前需要調(diào)整氣墊導軌底座使之水平，用游標卡尺測得遮光條的寬度為d，實驗時將滑塊從圖示位置由靜止釋放，由數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電門的時間t.(1)實驗前需要調(diào)整氣墊導軌底座使之水平，利用現(xiàn)有器材如何判斷導軌是否水平？(2)在本次實驗中還需要測量的物理量有：鉤碼的質(zhì)量m、_和_(用文字說明并用相應的字母表示)(3)本實驗通過比較_和_在實驗誤差允許的范圍內(nèi)相等(用測量的物理量符號表示)，從而驗證了系統(tǒng)的機械能守恒(4)你估計減少的重力勢能和增加的動能哪個可能偏??？_.你認為造成這種偏差的原因可能是_.【解析】(1)接通氣源，將滑塊靜置于氣墊導軌上，若滑塊基本保持靜止，則說明導軌是水平的(或輕推滑塊，滑塊能做勻速直線運動)(2)本實驗中鉤碼減少的機械能轉(zhuǎn)化為鉤碼和滑塊的動能，所以需要測出滑塊的質(zhì)量M以及鉤碼下降的高度即滑塊上的遮光條初始位置到光電門的距離x.(3)此過程中鉤碼減少的重力勢能為mgx，滑塊運動到光電門時的速度v，鉤碼和滑塊增加的動能為(mM)2，在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，只要計算出mgx與(mM)2相等，就驗證了系統(tǒng)的機械能守恒(4)運動過程中存在摩擦力，定滑輪也有質(zhì)量，所以鉤碼減少的重力勢能一方面轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)(包括定滑輪)的動能，另一方面要克服摩擦力做功，所以系統(tǒng)增加的動能要小一些【答案】見解析