《2019版高考物理總復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新增分 專題六 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律學(xué)案》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019版高考物理總復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新增分 專題六 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律學(xué)案（16頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、實(shí)驗(yàn)六驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證機(jī)械能守恒定律。二、實(shí)驗(yàn)原理1在只有重力做功的自由落體運(yùn)動(dòng)中，物體的重力勢(shì)能和動(dòng)能互相轉(zhuǎn)化，但總的機(jī)械能保持不變。若物體某時(shí)刻瞬時(shí)速度為v，下落高度為h，則重力勢(shì)能的減少量為mgh，動(dòng)能的增加量為mv2，看gh和v2在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)是否相等，若相等則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律。2計(jì)算打第n個(gè)點(diǎn)時(shí)瞬時(shí)速度的方法：如圖所示，由公式可得第n個(gè)點(diǎn)的速度vn。三、實(shí)驗(yàn)器材鐵架臺(tái)(含鐵夾)、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、學(xué)生電源、紙帶、復(fù)寫(xiě)紙、導(dǎo)線、毫米刻度尺、重物(帶紙帶夾)。四、實(shí)驗(yàn)步驟1安裝器材：將調(diào)整好的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器豎直固定在鐵架臺(tái)上，接好電路。2將紙帶的一端用夾子固定在重物上

2、，另一端穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔用手提著紙帶使重物靜止在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的地方。先接通電源，后松開(kāi)紙帶，讓重物帶著紙帶自由下落，更換紙帶重復(fù)做35次實(shí)驗(yàn)。3從已打出的紙帶中，選出第一、二點(diǎn)間的距離接近2 mm并且點(diǎn)跡清晰的紙帶進(jìn)行測(cè)量。4在挑選的紙帶上，記下第一點(diǎn)的位置O，并在紙帶上從任意點(diǎn)開(kāi)始依次選取幾個(gè)點(diǎn)1、2、3、4、并量出各點(diǎn)到位置O的距離，這些距離就是物體運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)1、2、3、4、時(shí)下落的高度h1、h2、h3、h4、。五、數(shù)據(jù)處理1求瞬時(shí)速度：由公式vn可以計(jì)算出重物下落hn的高度時(shí)對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度vn。2驗(yàn)證守恒：方案一：利用起始點(diǎn)和第n點(diǎn)計(jì)算。代入mghn和mv，如果在實(shí)驗(yàn)誤差允許的條件

3、下mghn和mv相等，則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律。方案二：任取兩點(diǎn)計(jì)算。任取兩點(diǎn)A、B測(cè)出hAB，算出mghAB。算出mvmv的值。在實(shí)驗(yàn)誤差允許的條件下，若mghABmvmv成立，則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律。方案三：采用圖象法。從紙帶上選取多個(gè)點(diǎn)，測(cè)量從第一點(diǎn)到其余各點(diǎn)的下落高度h，并計(jì)算各點(diǎn)速度的平方v2，然后以v2 為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出v2h圖線。若在誤差允許的范圍內(nèi)圖線是一條過(guò)原點(diǎn)且斜率為g的直線，則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律。六、誤差分析1偶然誤差：減小測(cè)量誤差的方法，一是測(cè)下落距離時(shí)都從0點(diǎn)量起，一次將各打點(diǎn)對(duì)應(yīng)下落高度測(cè)量完，二是多測(cè)幾次取平均值。2系統(tǒng)誤差：由于重物和紙帶下落

4、過(guò)程中要克服阻力做功，故動(dòng)能的增加量Ekmv必定稍小于重力勢(shì)能的減少量Epmghn，選用質(zhì)量大、體積小的物體為重物，盡可能地減小阻力。七、注意事項(xiàng)1安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)要豎直架穩(wěn)，使其兩限位孔在同一豎直線上以減小摩擦阻力。2重物應(yīng)選用質(zhì)量和密度較大、體積較小的物體以減小空氣阻力的影響。3應(yīng)先接通電源，讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作后，再松開(kāi)紙帶讓重物下落。4紙帶長(zhǎng)度選用60 cm左右為宜，應(yīng)選用點(diǎn)跡清晰的紙帶進(jìn)行測(cè)量。5速度不能用vngtn計(jì)算，因?yàn)橹灰J(rèn)為加速度為g，機(jī)械能當(dāng)然守恒，即相當(dāng)于用機(jī)械能守恒定律驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。況且用vngtn計(jì)算出的速度比實(shí)際值大，會(huì)得出機(jī)械能增加的結(jié)論，而因?yàn)槟Σ磷枇Φ?/p>

5、影響，機(jī)械能應(yīng)該減小，所以速度應(yīng)從紙帶上直接測(cè)量計(jì)算。同樣的道理，重物下落的高度h，也只能用毫米刻度尺直接測(cè)量，而不能用hn或hngt2計(jì)算得到。6本實(shí)驗(yàn)不必稱出重物質(zhì)量。考點(diǎn)1基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)例1(2016北京高考)利用圖1裝置做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)。(1)為驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒，需要比較重物下落過(guò)程中任意兩點(diǎn)間的_。A動(dòng)能變化量與勢(shì)能變化量B速度變化量和勢(shì)能變化量C速度變化量和高度變化量(2)除帶夾子的重物、紙帶、鐵架臺(tái)(含鐵夾)、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、導(dǎo)線及開(kāi)關(guān)外，在下列器材中，還必須使用的兩種器材是_。A交流電源B刻度尺C天平(含砝碼)(3)實(shí)驗(yàn)中，先接通電源，再釋放重物，得到圖2所示的一條紙帶

6、。在紙帶上選取三個(gè)連續(xù)打出的點(diǎn)A、B、C，測(cè)得它們到起始點(diǎn)O的距離分別為hA、hB、hC。已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的周期為T(mén)。設(shè)重物的質(zhì)量為m，從打O點(diǎn)到打B點(diǎn)的過(guò)程中，重物的重力勢(shì)能變化量Ep_，動(dòng)能變化量Ek_。(4)大多數(shù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，重力勢(shì)能的減少量大于動(dòng)能的增加量，原因是_。A利用公式vgt計(jì)算重物速度B利用公式v計(jì)算重物速度C存在空氣阻力和摩擦阻力的影響D沒(méi)有采用多次實(shí)驗(yàn)取平均值的方法(5)某同學(xué)想用下述方法研究機(jī)械能是否守恒：在紙帶上選取多個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，測(cè)量它們到起始點(diǎn)O的距離h，計(jì)算對(duì)應(yīng)計(jì)數(shù)點(diǎn)的重物速度v，描繪v2h圖象，并做如下判斷：若圖象是一條過(guò)原點(diǎn)的直線，

7、則重物下落過(guò)程中機(jī)械能守恒，請(qǐng)你分析論證該同學(xué)的判斷是否正確。解析(1)重物下落過(guò)程中重力勢(shì)能減少，動(dòng)能增加，故該實(shí)驗(yàn)需要比較重物下落過(guò)程中任意兩點(diǎn)間的動(dòng)能變化量與勢(shì)能變化量在誤差范圍內(nèi)是否相等，A正確。(2)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是交流電源，A正確。需要測(cè)紙帶上兩點(diǎn)間的距離，還需要刻度尺，B正確。根據(jù)mghmv20可將等式兩邊的質(zhì)量抵消，不需要天平，C錯(cuò)誤。(3)重物的重力勢(shì)能變化量為EpmghB，動(dòng)能的變化量Ekmvm2。(4)重物重力勢(shì)能的減少量大于動(dòng)能的增加量，是因?yàn)橹匚锵侣溥^(guò)程中存在空氣阻力和摩擦阻力的影響，C正確。(5)該同學(xué)的判斷依據(jù)不正確，在重物下落h的過(guò)程中，若阻力f恒定，根據(jù)

8、mghfhmv20，則v22h可知，v2h圖象就是過(guò)原點(diǎn)的一條直線。要想通過(guò)v2h圖象的方法驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒，還必須看圖象的斜率是否接近2g。答案(1)A(2)AB(3)mghBm2(4)C(5)不正確，理由見(jiàn)解析除實(shí)驗(yàn)過(guò)程中操作注意事項(xiàng)外，還應(yīng)注意處理數(shù)據(jù)的方法技巧，常用方法是：(1)計(jì)算法：通過(guò)計(jì)算比較重力勢(shì)能的減少量與動(dòng)能的增加量是否相等，驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí)，注意重力加速度的取值和有效數(shù)字的保留。一般EpEk，否則可能錯(cuò)誤。(2)圖象法：通過(guò)圖象驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒，要根據(jù)機(jī)械能守恒定律寫(xiě)出圖象對(duì)應(yīng)的函數(shù)表達(dá)式，弄清圖象斜率的物理意義，如v2h圖象、v2h圖象、v22h圖象，根據(jù)圖象求

9、出斜率，計(jì)算出重力加速度，計(jì)算結(jié)果與當(dāng)?shù)刂亓铀俣缺容^，根據(jù)二者是否在誤差允許的范圍內(nèi)近似相等，判斷機(jī)械能是否守恒。利用如圖甲所示的裝置進(jìn)行“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)：(1)需要測(cè)量由靜止開(kāi)始到某點(diǎn)的瞬時(shí)速度v與下落高度h。某同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，設(shè)計(jì)了以下四種測(cè)量方案：A用刻度尺測(cè)出物體下落的高度h，并通過(guò)v計(jì)算出瞬時(shí)速度vB用刻度尺測(cè)出物體下落的高度h，用秒表測(cè)出下落時(shí)間t，并通過(guò)vgt計(jì)算出瞬時(shí)速度vC用刻度尺測(cè)出物體下落的高度h，根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)紙帶某點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于這點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度，計(jì)算出瞬時(shí)速度vD根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)紙帶某點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于這點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間

10、的平均速度，計(jì)算出瞬時(shí)速度v，并通過(guò)h計(jì)算出高度h以上方案中正確的是_。(2)實(shí)驗(yàn)中，測(cè)得所用的重物質(zhì)量為1.00 kg。實(shí)驗(yàn)中得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶(如圖乙所示)，把第一個(gè)點(diǎn)記作O，另選連續(xù)的五個(gè)點(diǎn)A、B、C、D、E作為測(cè)量的點(diǎn)，經(jīng)測(cè)量知道A、B、C、D、E各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別為3.14 cm、4.90 cm、7.05 cm、9.59 cm、12.48 cm。已知電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的電源的頻率為50 Hz，查得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭9.80 m/s2。(計(jì)算結(jié)果取三位有效數(shù)字)根據(jù)以上數(shù)據(jù)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下D點(diǎn)時(shí)，重物下落的速度vD_m/s。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物由O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)，重力勢(shì)能的減少量

11、等于_J。若同學(xué)丙在測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)不慎將上述紙帶從OA之間扯斷，她僅利用A點(diǎn)之后的紙帶能否實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的目的？_(填“能”或“不能”)。若同學(xué)丁在實(shí)驗(yàn)中打出的紙帶第一、二點(diǎn)間的距離為0.32 cm。那么原因是_ _。答案(1)C(2)1.360.940能先釋放紙帶，后接通電源打點(diǎn)解析(1)以上方案中正確的是用刻度尺測(cè)出物體下落的高度h，根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)紙帶某點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于這點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度，計(jì)算出瞬時(shí)速度v，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。(2)根據(jù)以上數(shù)據(jù)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下D點(diǎn)時(shí)，重物下落的速度vD1.36 m/s。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物由O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)，重力勢(shì)能的減少量等于

12、mgh1.009.809.59102 J0.940 J。A點(diǎn)之后的紙帶能通過(guò)BD段mghBDmvmv實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。紙帶第一、二點(diǎn)間的距離為0.32 cm，大于0.2 cm。原因是先釋放紙帶，后接通電源打點(diǎn)?？键c(diǎn)2創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)例2(2016江蘇高考)某同學(xué)用如圖1所示的裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。一根細(xì)線系住鋼球，懸掛在鐵架臺(tái)上，鋼球靜止于A點(diǎn)。光電門(mén)固定在A的正下方，在鋼球底部豎直地粘住一片寬度為d的遮光條。將鋼球拉至不同位置由靜止釋放，遮光條經(jīng)過(guò)光電門(mén)的擋光時(shí)間t可由計(jì)時(shí)器測(cè)出，取v作為鋼球經(jīng)過(guò)A點(diǎn)時(shí)的速度。記錄鋼球每次下落的高度h和計(jì)時(shí)器示數(shù)t，計(jì)算并比較鋼球在釋放點(diǎn)和A點(diǎn)之間的勢(shì)能變化

13、大小Ep與動(dòng)能變化大小Ek，就能驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒。(1)用Epmgh計(jì)算鋼球重力勢(shì)能變化的大小，式中鋼球下落高度h應(yīng)測(cè)量釋放時(shí)的鋼球球心到_之間的豎直距離。A鋼球在A點(diǎn)時(shí)的頂端B鋼球在A點(diǎn)時(shí)的球心C鋼球在A點(diǎn)時(shí)的底端(2)用Ekmv2計(jì)算鋼球動(dòng)能變化的大小。用刻度尺測(cè)量遮光條寬度，示數(shù)如圖2所示，其讀數(shù)為_(kāi) cm。某次測(cè)量中，計(jì)時(shí)器的示數(shù)為0.0100 s，則鋼球的速度為v_ m/s。(3)下表為該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果：Ep(102 J)4.8929.78614.6919.5929.38Ek(102 J)5.0410.115.120.029.8他發(fā)現(xiàn)表中的Ep與Ek之間存在差異，認(rèn)為這是由于空氣阻

14、力造成的。你是否同意他的觀點(diǎn)？請(qǐng)說(shuō)明理由。(4)請(qǐng)你提出一條減小上述差異的改進(jìn)建議。解析(1)要測(cè)量鋼球下落的高度，應(yīng)測(cè)量開(kāi)始釋放時(shí)鋼球的球心到鋼球在A點(diǎn)時(shí)球心的豎直距離，選B。(2)根據(jù)題圖可知，遮光條的寬度為d1.50 cm，若計(jì)時(shí)器的示數(shù)為0.0100 s，則鋼球的速度v m/s1.50 m/s。(3)由于空氣阻力的存在，鋼球下落過(guò)程中克服空氣阻力做功，因此動(dòng)能的增加量會(huì)小于重力勢(shì)能的減少量，而題中表格數(shù)值表明動(dòng)能的增加量大于重力勢(shì)能的減少量，顯然誤差不是由于空氣阻力造成的，而是由遮光條在鋼球的下面，光電門(mén)到懸點(diǎn)的距離L大于球心到懸點(diǎn)的距離l，因此測(cè)得的速度比鋼球的實(shí)際速度大造成的。(4

15、)分別測(cè)出光電門(mén)和球心到懸點(diǎn)的長(zhǎng)度L和l，計(jì)算Ek時(shí)，將v折算成鋼球的速度vv。答案(1)B(2)1.50(1.491.51都算對(duì))1.50(1.491.51都算對(duì))(3)不同意，因?yàn)榭諝庾枇?huì)造成Ek小于Ep，但表中Ek大于Ep。(4)分別測(cè)出光電門(mén)和球心到懸點(diǎn)的長(zhǎng)度L和l，計(jì)算Ek時(shí)，將v折算成鋼球的速度vv。(1)因空氣阻力做負(fù)功，導(dǎo)致EkEp，是鋼球的速度計(jì)算方法引起的。(2)本實(shí)驗(yàn)還可以從以下兩個(gè)方面創(chuàng)新利用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證。利用牛頓管和頻閃照相進(jìn)行驗(yàn)證。某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)驗(yàn)證鉤碼和滑塊所組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，裝置中的氣墊導(dǎo)軌工作時(shí)可使滑塊懸浮起來(lái)，以減小滑塊運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的

16、阻力。實(shí)驗(yàn)前已調(diào)整氣墊導(dǎo)軌底座保持水平，實(shí)驗(yàn)中測(cè)量出的物理量有：鉤碼的質(zhì)量m、滑塊的質(zhì)量M、滑塊上遮光條由圖示初始位置到光電門(mén)的距離x。(1)若用游標(biāo)卡尺測(cè)得遮光條的寬度為d，實(shí)驗(yàn)時(shí)掛上鉤碼，將滑塊從圖示初始位置由靜止釋放，由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間t，則可計(jì)算出滑塊經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)的速度為_(kāi)。(2)要驗(yàn)證系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，除了已經(jīng)測(cè)量出的物理量外還需要已知_ _。(3)本實(shí)驗(yàn)通過(guò)比較_和_在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)相等(用物理量符號(hào)表示)，即可驗(yàn)證系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。答案(1)(2)當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?3)mgx(Mm)解析(1)根據(jù)極短時(shí)間內(nèi)的平均速度等于瞬時(shí)速度，可知滑塊經(jīng)過(guò)光電門(mén)的速度

17、大小v。(2)以鉤碼和滑塊所組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，其重力勢(shì)能的減小量為mgx，系統(tǒng)動(dòng)能的增量為(Mm)v2(Mm)，可知還需要知道當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取?3)驗(yàn)證重力勢(shì)能的減小量mgx和動(dòng)能的增加量(Mm)是否相等即可。1(2017宿遷模擬)如圖甲所示是驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置，重物的質(zhì)量為m。實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先_(填“接通電源”或“釋放紙帶”)，在選定的紙帶上依次取計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C如圖乙所示，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T(mén)，且O為打下的第一個(gè)點(diǎn)，各計(jì)數(shù)點(diǎn)距O點(diǎn)距離如圖乙所示。當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下點(diǎn)B時(shí)，重物增加的動(dòng)能表達(dá)式為_(kāi)，重物減少的重力勢(shì)能表達(dá)式為_(kāi)。(已知重力加速度為g)答案接通電源EkEpmgd2

18、解析如果先釋放紙帶后接通電源，有可能會(huì)出現(xiàn)重物已經(jīng)拖動(dòng)紙帶運(yùn)動(dòng)一段距離，電源才被接通，那么紙帶上只有很小的一段能打上點(diǎn)，大部分紙帶上沒(méi)有打上點(diǎn)，紙帶的利用率太低，所以應(yīng)當(dāng)先接通電源，后釋放紙帶。計(jì)數(shù)點(diǎn)B的瞬時(shí)速度vB，則重物動(dòng)能的增加量為Ekmvm2；重物重力勢(shì)能的減少量為Epmgd2。2(2017漳州檢測(cè))用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。實(shí)驗(yàn)所用的電源為學(xué)生電源，輸出電壓有6 V的交流電和直流電兩種。重物從高處由靜止開(kāi)始下落，重物拖著紙帶通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出一系列的點(diǎn)，對(duì)紙帶上的點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。(1)下面列舉了該實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟：A按照?qǐng)D示的裝置安裝器件；B將打點(diǎn)

19、計(jì)時(shí)器接到電源的直流輸出端上；C用天平測(cè)出重物的質(zhì)量；D釋放紙帶，同時(shí)接通電源開(kāi)關(guān)打出一條紙帶；E測(cè)量打出的紙帶上某些點(diǎn)之間的距離；F根據(jù)測(cè)量的結(jié)果計(jì)算重物下落過(guò)程中減少的重力勢(shì)能是否等于增加的動(dòng)能。其中沒(méi)有必要進(jìn)行或者操作不恰當(dāng)?shù)牟襟E是_。(將其選項(xiàng)對(duì)應(yīng)的字母填在橫線處)(2)在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，若以v2為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出v2h的圖象應(yīng)是_才能驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。v2h圖象的斜率等于_的數(shù)值。答案(1)BCD(2)過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線重力加速度g解析(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接到電源的交流輸出端上，故B錯(cuò)誤；驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒只需驗(yàn)證mghmv2，即ghv2，故m可約去，不需

20、要用天平測(cè)量。故C沒(méi)有必要進(jìn)行；開(kāi)始記錄時(shí)，應(yīng)先給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電，然后再釋放重物，讓它帶著紙帶一同落下，如果先放開(kāi)紙帶讓重物下落，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，由于重物運(yùn)動(dòng)較快，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生較大的誤差，故D錯(cuò)誤。(2)利用v2h圖線處理數(shù)據(jù)，物體自由下落過(guò)程中機(jī)械能守恒，mghmv2，即v2gh，所以以v2為縱軸，以h為橫軸，畫(huà)出的圖線應(yīng)是過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線。圖線的斜率就等于重力加速度g。3(2017邯鄲一中模擬)如圖甲所示，一位同學(xué)利用光電計(jì)時(shí)器等器材做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)。有一直徑為d、質(zhì)量為m的金屬小球由A處由靜止釋放，下落過(guò)程中能通過(guò)A處正下方、固定于B處的光電

21、門(mén)，測(cè)得A、B間的距離為H(Hd)，光電計(jì)時(shí)器記錄下小球通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間為t，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間。則：(1)如圖乙所示，用游標(biāo)卡尺測(cè)得小球的直徑d_cm。(2)多次改變高度H，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，作出隨H的變化圖象如圖丙所示，當(dāng)圖中已知量t0、H0和重力加速度g及小球的直徑d滿足以下表達(dá)式：_時(shí)，可判斷小球下落過(guò)程中機(jī)械能守恒。(3)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)動(dòng)能增加量Ek總是稍小于重力勢(shì)能減少量Ep，增加下落高度后，則EpEk將_(填“增加”“減小”或“不變”)。答案(1)0.725(2)2gH0td2(3)增加解析(1)由題圖乙可知，主尺刻度為7 mm；游標(biāo)對(duì)齊的刻度為5；故讀數(shù)為：(750.05) mm7.

22、25 mm0.725 cm。(2)若減小的重力勢(shì)能等于增加的動(dòng)能時(shí)，可以認(rèn)為機(jī)械能守恒，則有：mgHmv2，即：2gH02解得：2gH0td2。(3)由于該過(guò)程中有阻力做功，而高度越高，阻力做功越多；故增加下落高度后，則EpEk將增加。4如圖是用“自由落體法”驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置。(g取9.80 m/s2)(1)選出一條清晰的紙帶如圖甲所示，其中O點(diǎn)為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第一個(gè)點(diǎn)，A、B、C為三個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通以頻率為50 Hz的交變電流。用分度值為1 mm的刻度尺測(cè)得OA12.41 cm，OB18.90 cm，OC27.06 cm，在計(jì)數(shù)點(diǎn)A和B、B和C之間還各有一個(gè)點(diǎn)，重錘的質(zhì)量

23、為1.00 kg。甲同學(xué)根據(jù)以上數(shù)據(jù)算出：當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打到B點(diǎn)時(shí)重錘的重力勢(shì)能比開(kāi)始下落時(shí)減少了_J；此時(shí)重錘的速度vB_m/s，此時(shí)重錘的動(dòng)能比開(kāi)始下落時(shí)增加了_J。(結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)(2)某同學(xué)利用他自己實(shí)驗(yàn)時(shí)打出的紙帶，測(cè)量出了各計(jì)數(shù)點(diǎn)到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第一個(gè)點(diǎn)的距離h，算出了各計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度v，然后以h為橫軸、以v2為縱軸作出了如圖乙所示的圖線，圖線的斜率近似等于_。A19.6B9.8C4.90圖線未過(guò)原點(diǎn)O的原因是_。答案(1)1.851.831.67(2)B先釋放了紙帶，再閉合打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的開(kāi)關(guān)解析(1)當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打到B點(diǎn)時(shí)，重錘的重力勢(shì)能減少量EpmgOB1.009.8

24、018.90102 J1.85 J；打B點(diǎn)時(shí)重錘的速度vB m/s1.83 m/s，此時(shí)重錘的動(dòng)能增加量Ekmv1.001.832 J1.67 J。(2)由機(jī)械能守恒定律有mv2mgh，可得v2gh，由此可知圖線的斜率近似等于重力加速度g，故B正確。由圖線可知，h0時(shí)，重錘的速度不等于零，原因是該同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)先釋放了紙帶，然后才合上打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的開(kāi)關(guān)。5(2017西工大附中模擬)某研究性學(xué)習(xí)小組利用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。在氣墊導(dǎo)軌上相隔一定距離的兩處安裝兩個(gè)光電傳感器A、B，滑塊P上固定一遮光條，若光線被遮光條遮擋，光電傳感器會(huì)輸出高電壓，兩光電傳感器采集數(shù)據(jù)后與計(jì)算機(jī)

25、相連?；瑝K在細(xì)線的牽引下向左加速運(yùn)動(dòng)，遮光條經(jīng)過(guò)光電傳感器A、B時(shí)，通過(guò)計(jì)算機(jī)可以得到如圖乙所示的電壓U隨時(shí)間t變化的圖象。(1)實(shí)驗(yàn)前，接通氣源，將滑塊(不掛鉤碼)置于氣墊導(dǎo)軌上，輕推滑塊，當(dāng)圖乙中的t1_t2(填“”“”或“”)時(shí)，說(shuō)明氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)水平。(2)用游標(biāo)卡尺測(cè)遮光條寬度d，測(cè)量結(jié)果如圖丙所示，則d_mm。(3)滑塊P用細(xì)線跨過(guò)氣墊導(dǎo)軌左端的定滑輪與鉤碼Q相連，鉤碼Q的質(zhì)量為m。將滑塊P由圖甲所示位置釋放，通過(guò)計(jì)算機(jī)得到的圖象如圖乙所示，若t1、t2和d已知，要驗(yàn)證滑塊和砝碼組成的系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒，還應(yīng)測(cè)出_(寫(xiě)出物理量的名稱及符號(hào))。(4)若上述物理量間滿足關(guān)系式_，則表明在

26、上述過(guò)程中，滑塊和砝碼組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒。答案(1)(2)5.0(3)滑塊質(zhì)量M和兩光電門(mén)間距離L(4)mgL(mM)2(mM)2解析(1)實(shí)驗(yàn)前，接通氣源，將滑塊(不掛鉤碼)置于氣墊導(dǎo)軌上，輕推滑塊，當(dāng)題圖乙中的t1t2時(shí)，說(shuō)明滑塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)水平。(2)用游標(biāo)卡尺測(cè)遮光條寬度d，則d5.0 mm。(3)滑塊經(jīng)過(guò)兩個(gè)光電門(mén)的速度分別為：和，滑塊重力勢(shì)能的減小量為mgL，故要驗(yàn)證的關(guān)系是mgL(mM)2(mM)2，故還應(yīng)測(cè)出滑塊質(zhì)量M和兩光電門(mén)間距離L。(4)若上述物理量間滿足關(guān)系式mgL(mM)2(mM)2，則表明在上述過(guò)程中，滑塊和砝碼組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒。6(201

27、6全國(guó)卷)某同學(xué)用圖a所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，其中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源為交流電源，可以使用的頻率有20 Hz、30 Hz和40 Hz。打出紙帶的一部分如圖b所示。該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有記錄交流電的頻率f，需要用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和其他題給條件進(jìn)行推算。(1)若從打出的紙帶可判定重物勻加速下落，利用f和圖b中給出的物理量可以寫(xiě)出：在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出B點(diǎn)時(shí)，重物下落的速度大小為_(kāi)，打出C點(diǎn)時(shí)重物下落的速度大小為_(kāi)，重物下落的加速度大小為_(kāi)。(2)已測(cè)得s18.89 cm，s29.50 cm，s310.10 cm；當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮?.80 m/s2，實(shí)驗(yàn)中重物受到的平均阻力大小約為其重力的1%。由此推算出

28、f為_(kāi)Hz。答案(1)f(s1s2)f(s2s3)f2(s3s1)(2)40解析(1)重物勻加速下落時(shí)，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律得vBf(s1s2)vCf(s2s3)由s3s12aT2得a。(2)根據(jù)牛頓第二定律，有mgkmgma根據(jù)以上各式，化簡(jiǎn)得f 代入數(shù)據(jù)可得f40 Hz。7(2013全國(guó)卷)某同學(xué)利用下述裝置對(duì)輕質(zhì)彈簧的彈性勢(shì)能進(jìn)行探究：一輕質(zhì)彈簧放置在光滑水平桌面上，彈簧左端固定，右端與一小球接觸而不固連；彈簧處于原長(zhǎng)時(shí)，小球恰好在桌面邊緣，如圖甲所示。向左推小球，使彈簧壓縮一段距離后由靜止釋放；小球離開(kāi)桌面后落到水平地面。通過(guò)測(cè)量和計(jì)算，可求得彈簧被壓縮后的彈性勢(shì)能?；卮鹣铝袉?wèn)題：

29、(1)本實(shí)驗(yàn)中可認(rèn)為，彈簧被壓縮后的彈性勢(shì)能Ep與小球拋出時(shí)的動(dòng)能Ek相等。已知重力加速度大小為g。為求得Ek，至少需要測(cè)量下列物理量中的_(填正確答案標(biāo)號(hào))。A小球的質(zhì)量mB小球拋出點(diǎn)到落地點(diǎn)的水平距離sC桌面到地面的高度hD彈簧的壓縮量xE彈簧原長(zhǎng)l0(2)用所選取的測(cè)量量和已知量表示Ek，得Ek_。(3)圖乙中的直線是實(shí)驗(yàn)測(cè)量得到的sx圖線。從理論上可推出，如果h不變，m增加，sx圖線的斜率會(huì)_(填“增大”“減小”或“不變”)；如果m不變，h增加，sx圖線的斜率會(huì)_(填“增大“減小”或“不變”)。由圖乙中給出的直線關(guān)系和Ek的表達(dá)式可知，Ep與x的_次方成正比。答案(1)ABC(2)(3)減小增大2解析利用平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可將對(duì)瞬時(shí)速度的測(cè)量轉(zhuǎn)化為對(duì)長(zhǎng)度的測(cè)量。(1)本實(shí)驗(yàn)通過(guò)對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)的計(jì)算，測(cè)量小球獲得的動(dòng)能，再根據(jù)機(jī)械能守恒，可得到彈簧的彈性勢(shì)能，故需要測(cè)量的量有小球從拋出點(diǎn)到落地點(diǎn)的水平距離s、桌面到地面的高度h、小球的質(zhì)量m，A、B、C正確。(2)由hgt2，svt可得vs故Ekmv2(3)由sv0t，hgt2可知，h不變，則sv0；而對(duì)相同的x，當(dāng)小球質(zhì)量m增大時(shí)，平拋初速度減小，s減小，因此圖線斜率k減小；如果m不變，h增大，則相同的x時(shí)s會(huì)增大，斜率會(huì)增大。根據(jù)機(jī)械能守恒，EpEk，由題圖知sx，故Epx2。16