2016-2017学年高中物理第7章机械能守恒定律9实验：验证机械能守恒定律学业分层测评新人教版必修2

实验：验证机械能守恒定律(建议用时：45分钟)学业达标1在“验证机械能守恒定律”实验中，纸带将被释放瞬间的四种情况如照片所示，其中最合适的是()【解析】开始释放时，重锤要靠近打点计时器，纸带应保持竖直方向，故D正确【答案】D2(2016九江高一检测)在“验证机械能守恒定律”的实验中：(1)下列物理量中需要用工具直接测量的有()A重物的质量B重力加速度C重物下落的高度D与重物下落高度对应的重物的瞬时速度(2)实验中，如果以为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的h图线应是_，才能合乎实验验证的要求，h图线的斜率等于_的数值【解析】(1)在“验证机械能守恒定律”的实验中，只需要用刻度尺测量重物下落的高度重物的质量不用测量重力加速度不需要测量通过计算可以得到与重物下落高度对应的重物的瞬时速度故选C.(2)在验证机械能守恒定律的实验中，有：mghmv2，则有：gh，由于g是常数，所以h图线为过原点的倾斜直线，图线的斜率等于g.【答案】(1)C(2)过原点的倾斜直线重力加速度g3在“验证机械能守恒定律”的实验中，某同学实验时，手总是抖动，找不出一条起始点迹清晰的纸带，该同学便选取一段纸带进行测量，如图794所示，A、B、C、D、E、F是以2个计时点为1个计数点，其测量结果是AB4.53 cm，AC10.58 cm，AD18.17 cm，AE27.29 cm，AF37.94 cm(g取9.8 m/s2)(1)若重物质量为m，从B到E重力势能减少了多少？(2)从B到E动能增加了多少？(3)试对实验结果进行分析图794【解析】(1)EpmghmgBEm9.8(27.294.53)102 J2.23m J；(2)由匀变速运动的速度特征得vBvACm/s1.32 m/s，vEvDFm/s2.47 m/s.又根据Ekmv2有EkBm1.322 J0.87m J，EkEm2.472 J3.05m J，故EkEkEEkB(3.05m0.87m)J2.18m J.(3)动能增加量为2.18m J，略小于重力势能减少量，考虑实验误差，在实验误差允许的范围内，动能的增加等于重力势能的减少量，即机械能守恒【答案】见解析4(2016包头高一检测)在验证机械能守恒定律的实验中，与纸带相连的质量为1 kg的重锤自由下落，打出的纸带如图795所示，相邻计数点时间间隔为0.02 s，g取9.8 m/s2.求：图795(1)打点计时器打下计数点B时，物体的速度vB_m/s(保留两位有效数字)；(2)某同学根据纸带上的O点到B点的数据，计算出物体的动能增加量Ek0.47 J，重力势能减小量Ep0.48 J，经过多次实验均发现Ek略小于Ep，试分析或解释形成这个现象的原因：_.【解析】(1)vBvACm/s0.97 m/s(2)由于重锤下落过程中要克服空气阻力及纸带所受阻力做功，所以下落过程中，重锤的机械能有少量损失，增加的动能总是略小于减少的重力势能【答案】(1)0.97(2)由于要克服空气阻力和纸带所受阻力做功，重锤的机械能略减少能力提升5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796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，计算结果保留三位有效数字): 【导学号：69390106】图796时刻t2t3t4t5速度(ms1)4.994.483.98(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定律由上述计算得Ep_Ek(选填“”“”或“”)，造成这种结果的主要原因是_.【解析】(1)t5时刻小球的速度v5102m/s3.48 m/s；(2)从t2到t5时间内，重力势能增量Epmgh250.29.8(23.6821.1618.66)102 J1.24 J，动能减少量Ekmvmv1.28 J；(3)EpEk，造成这种结果的主要原因是上升过程中存在空气阻力【答案】(1)3.48(2)1.241.28(3)存在空气阻力6某同学利用如图797甲所示的实验装置验证机械能守恒定律该同学经正确操作得到打点纸带，在纸带后段每两个计时间隔取一个计数点，依次为1、2、3、4、5、6、7，测量各计数点到第一个打点的距离h，并正确求出打相应点时的速度v.各计数点对应的数据见下表：计数点1234567h(m)0.1240.1940.2790.3800.4970.6300.777v(m/s)1.942.332.733.133.50v2(m2/s2)3.765.437.459.8012.25(1)请在图乙坐标中，描点作出v2h图线；(2)由图线可知，重锤下落的加速度g_m/s2(保留三位有效数字)；(3)若当地的重力加速度g9.8 m/s2，根据作出的图线，能粗略验证自由下落的重锤机械能守恒的依据是_.图797【答案】(1)作出v2h图线如图(2)9.75(答9.699.79均给分)(3)图线为通过坐标原点的一条直线，斜率的一半与g基本相等(不交代“通过坐标原点”也给分)4