高中物理人教版必修2习题：第七章 机械能守恒定律 第9节 实验：验证机械能守恒定律2 含答案
实验：验证机械能守恒定律（满分100分，45分钟完成）班级_________姓名_________第Ⅰ卷(选择题共48分)一、选择题：本大题共8小题，每小题6分，共48分。
在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项正确，选对的得6分，对而不全得3分。
选错或不选的得0分。
1．在《验证机械能守恒定律》的实验中，下列说法中正确的是（）A．选用重物时重的比轻的好B．选用重物时体积小的比体积大的好C．选用重物时密度小的比密度大的好D．选用重物后要测量其质量2．在《验证机械能守恒定律》的实验中，某同学重复做了四次实验，得到了四条纸带，一、二两点间的距离如下，则应选用哪一条比较恰当（）A．1mm B．2mmC．3mm D．4mm3．在《验证机械能守恒定律》的实验中，关于实验误差的说法中，正确的是（）A．重物质量的称量不准会造成较大的误差B．重物质量选用得大些，有利于减小误差C．重物质量选用得小些，有利于减小误差D．纸带下落和打点不能同步会造成较大误差4．在《验证机械能守恒定律》的实验中，下面叙述正确的是（）A．应用天平称出重物的质量B．应当选用点迹清晰，第一、二两点距离约2mm的纸带进行测量C．操作时应先放纸带，后接通电源D．打点计时器应接在电压为4～6V的直流电源上5．在《验证机械能守恒定律》的实验中，用重锤自由下落的过程验证机械能守恒，下列说法正确的是（）A．实验时，应先接通打点计时器，等打点稳定后再释放纸带B．必须用天平称量所用重锤的质量C．为了方便，应在打下的纸带上每5个点取一个计数点进行测量和计算D．本实验的系统误差，总是使重力势能的减少量大于动能的增加量6．在《验证机械能守恒定律》的实验中，要验证重锤下落时重力势能的减少等于它动能的增加，以下步骤仅是实验中的一部分，在这些步骤中多余．．的有（）．．的或错误A．用天平称出重锤的质量，用秒表测出重锤下落的时间B．把电火花计时器固定到铁架台上，并用导线把它和低压交流电源连接起来C．把纸带的一端固定到重锤上，另一端穿过电火花计时器的限位孔，用手提着纸带，手靠近电火花计时器的限位孔D．先接通电源，后释放纸带7．在《验证机械能守恒定律》的实验中，下列哪一个量的测量值对结果的影响最大（）A．重物下落的高度hB．计时器打点的时间间隔TC．纸带上计数点的速度vD．纸带上计数点间的距离8．在《验证机械能守恒定律》的实验中，发现重物减少的重力势能总是大于增加的动能，造成这种现象的原因是（）A．选用的重物质量过大B．选用的重物质量较小C．空气对重物的阻力和打点计时器对纸带的阻力D．实验数据测量不准确第Ⅱ卷（非选择题，共52分）二、填空、实验题：本大题共5小题，每小题5分，共25分。
把正确答案填写在题中横线上或按要求作答。
9．在《验证机械能守恒定律》的实验中，下列物理量中需要测量的有___________，通过计算得到的有___________（填字母序号）A．重锤质量B．重力加速度C．重锤下落的高度D．与下落高度对应的重锤的瞬时速度10．在《验证机械能守恒定律》的实验中，有下列器材可供选择：A．铁架台；B．打点计时器；C．复写纸；D．纸带；E．秒表；F．低压直流电源；G．导线；H．电键；I．天平。
其中不必要的器材是___________，缺少的器材是________________________________。
11．验证机械能守恒定律的实验步骤有： ①把打点计时器安装在铁架台上，用导线将学生电源和打点计时器接好。
②重复上一步的过程，打三到五条纸带。
③把纸带的一端和用夹子固定在重锤上，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手竖直提起纸带，使重锤停靠在打点计时器附近。
④用公式112n n n h h v t+--=，计算出各点的瞬时速度v 1、v 2、v 3、……并记录在表格中。
⑤接通电源，待计时器打点稳定后再松开纸带，让重锤自由下落，打点计时器应该再纸带上打出一系列的点。
⑥计算各点的重力势能的减少量mgh n 和动能的增加量212n mv ，并进行比较，看是否相等，将数值填入表格内。
⑦选择一条点迹清晰，第1、2点间距离接近2mm 的的纸带，在起始点标上O ，以后各点依次为1、2、3、……用刻度尺测量对应下落的高度h 1、h 2、h 3、……记入表格中。
上述步骤合理的顺序应该是______________________。
12．在《验证机械能守恒定律》的实验中，若以22v 为纵轴，以h 为横轴，根据实验数据给出的22v －h 图象应是___________，才能验证机械能守恒定律。
22v －h 图线的斜率等于___________的数值。
13．如图1所示，水平桌面上有斜面体A 、小铁块B 。
斜面体的斜面是曲面，由其截面图可以看出曲线下端的切线是水平的。
现提供的实验测量工具只有：天平、直尺。
其他的实验器材可根据实验要求自选。
请设计一个实验，测出小铁块B 自斜面顶端由静止下滑到低端的过程中，小铁块B 克服摩擦力做的功，要求： （1）简要说明实验中需测量的物理量。
（2）简要说明实验步骤。
三、计算题：本大题共2小题，计27分。
解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。
只写出最后答案的不能得分。
有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
14．（12分）在《验证机械能守恒定律》的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz ，查得当地的重力加速度g ＝9.80 m/s 2，某同学选择了一条理想的纸带，用刻度尺测量出各计数点对应刻度尺上的读数如图2所示，图中O 点是打点计时器打出的第一个点，A 、图1B 、C 、D 分别是每打两个点取出的计数点.根据以上数据，可知重物由O 点运动到B 点时。
图2（1）重力势能的减少量为多少？ （2）动能的增加量是多少？（3）根据计算的数据可得出什么结论？产生误差的主要原因是什么？15．（15分）某同学做《验证机械能守恒定律》实验，不慎将一条选择好的纸带的前面一部分破坏了，剩下了一段纸带上的各个点间的距离，他测出的结果如图3所示，已知打点计时器工作频率为50 Hz ，重力加速度g ＝9.8 m/s 2，利用这段纸带说明重锤通过2、5两点时机械能守恒。
图3 参考答案一、选择题： 1．【答案】AB【点拨】因空气阻力和计时器对纸带的阻力存在，重物应选择质量较大、体积较小、密度较大的物体，这样的重物阻力对其下落的影响较小；验证机械能守恒的关系为：212mgh mv =，只要验证等式两边在实验误差范围内是否相等，即验证等式212gh v =是否成立即可，所以不需要测量重物的质量。
2．【答案】B【点拨】当打点计时器的频率为50Hz时，每隔0.02s打一次点，如果做的是自由落体运动，则在第一个0.02s内下落的距离大约是2mm。
所以第一、二两点间的距离接近2mm，说明打点计时器打第一点量重物开始下落，符合自由下落的验证条件。
3．【答案】BD【点拨】本实验无需测量重物的质量，A错误；重物质量选用得大些，在下落过程中空气阻力的影响就相对较小，重物的下落即可看成自由落体，B正确，C错误；纸带下落和打点不同步，就不能保证打第一点时重物的初速度为零，会造成较大误差，D正确。
4．【答案】B【点拨】本实验无需测量重物的质量，A错误；纸带上第一、二两点距离接近2mm时表示打第一点的同时重物开始自由下落，符合自由落体验证的条件，B正确；操作时应先接通电源，待打点稳定后再放开纸带，C错误；打点计时器应接在电压为4～6V的交流电源上，直流无法让计时器工作，D错误。
5．【答案】AD【点拨】实验时，应先接通打点计时器，等打点稳定后再释放纸带，A正确；本实验无须用天平称量所用重锤的质量，B错误；本实验重物运动的加速度较大，纸带上计数点间的距离较大，若每5个点取一个计数点，无法取多组数据，C错误；本实验中因各种阻力的存在，重力势能的减少量大于动能的增加量，D正确。
6．【答案】ABC【点拨】本实验无需测量重锤的质量和重锤下落的时间，这种操作是多余的；电火花计时器所用的电源是220V交流电源，用低压交流电源连接是错误的；用手提着纸带，应该是重锤靠近电火花计时器的限位孔，手靠近电火花计时器的限位孔是错误的；先接通电源，后释放纸带是正确的。
本题答案是ABC。
7．【答案】C【点拨】在本实验的数据处理中，速度v有二次方，所以速度的测量值对实验结果的影响最大。
8．【答案】C【点拨】重物减少的重力势能总是大于增加的动能，造成的原因是空气对重物的阻力和打点计时器对纸带的阻力；选用的重物质量的大小只能对减小实验误差；实验数据测量不准确，不会 是重物减少的重力势能总是大于增加的动能。
二、填空、实验题： 9．【答案】C ；D【点拨】本实验中重锤质量不需测量，当地重力加速度作为已知数值；可以通过纸带测量重锤下落的高度；利用平均速度等于中间时刻的瞬时速度计算得到与下落高度对应的重锤的瞬时速度。
10．【答案】E F I H ，重锤、低压交流电源、毫米刻度尺、铁夹。
【点拨】本实验中质量可以在计算中约去，时间可以从计时器在纸带中打出的点中得到，打点计时器需要低压交流电源，低压交流电源本身有开关，不再需要电键。
纸带测量需要刻度尺，重锤与纸带间的连接需要铁夹。
11．【答案】①③⑤②⑦④⑥ 【点拨】（略）12．【答案】过坐标原点的直线；重力加速度g【点拨】用自由下落的物体验证机械能守恒的关系为：212gh v =，212v 与h 成正比关系，所以212v －h 图线应是过坐标原点的直线；斜率等于比例常数的数值，即表示当地的重力加速度g 值。
13．【答案】（1）斜面高度H ，桌面到地面的高度h ，O 到P 的距离s ，小铁块B 的质量m 。
（2）①用天平测出B 的质量m ；②如图所示安装实验器材，地面铺白纸、复写纸并用胶带粘牢；③用手按住斜面A ，让B 从斜面顶端由静止滑下，记录落地点P 1；④重复③的步骤五次，找出平均落地点P ；⑤用直尺测出图中的H ，h ，s ；⑥实验结束，整理器材。
（3）W f ＝mgH －mgs 2/4h 。
【点拨】（略，其它的方法也可） 三、计算题：14．【答案】（1）1.91m ；（2）1.89m ；（3）略 【解析】（1）重力势能的减少量为：ΔE p 减＝mgh OB ＝m ×9.8×0.195＝1.91m 。
（2）B 点是A 、C 的中间时刻点，重锤下落到B 点时的瞬时速度等于A 、C 间的平均速度，为：v B ＝T h AC 2＝04.021555.0 m/s ＝1.944 m/s 。
所以重锤从开始到下落到B 点增加的动能为：ΔE k 增＝21mv B 2＝21m (1.944)2＝1.89m 。
（3）从计算的数据得出，在实验误差允许的范围内重锤减少的重力势能等于其动能的增加，机械能守恒；重锤减少的重力势能略大于其增加的动能，原因：重锤在下落时要受到空气阻力和计时器对纸带的阻力。
高中物理 第七章 机械能守恒定律 9 实验验证机械能守恒定律习题 新人教版必修2
9 实验验证机械能守恒定律1．在做“用落体法验证机械能守恒定律”的实验时，除了铁架台、低压交流电源、刻度尺、纸带等实验器材外，还必需的器材应包括( )A．秒表B．天平C．打点计时器D．弹簧测力计2．(多选)某位同学做“验证机械能守恒定律”的实验，下列操作步骤中正确的是( ) A．把电磁打点计时器固定在铁架台上，并用导线连接到低压交流电源上B．把连有重锤的纸带穿过限位孔，将纸带和重锤提升到一定高度C．先释放纸带，再接通电源D．更换纸带，重复实验，处理数据3．(多选)用自由落体运动验证机械能守恒定律就是看12mv2n是否等于mgh n(n对应打下的第n个点)．关于该实验的下列说法中正确的是( )A．打点计时器打第一个点O时，重物的速度为0B．h n是计时点n到第一个点O的距离C．m为重物的质量，需用天平称量D．可以用v n＝gt n计算v n，其中t n＝(n－1)T(T为打点周期)4．在“利用重锤自由下落验证机械能守恒定律”的实验中，产生误差的主要原因是( ) A．重锤下落的实际高度大于测量值B．重锤下落的实际高度小于测量值C．重锤实际末速度大于gt(g为重力加速度，t为下落时间)D．重锤实际末速度小于gt5．在“验证机械能守恒定律”的实验中，纸带上打出的点如图L7－9－1所示，若重物的质量为1kg，图中点P为打点计时器打出的第一个点，则从起点P到打下点B的过程中，重物的重力势能的减少量ΔE p＝________J，重物的动能的增加量ΔE k＝________J．(打点计时器的打点周期为0.02s，g取9.8m/s2，小数点后均保留两位)图L7－9－16．在“验证机械能守恒定律”的实验中，有如下可供选择的实验器材：铁架台、电磁打点计时器、复写纸、纸带、低压直流电源、天平、停表、导线、开关．其中不必要的器材是________，缺少的器材是__________________________．7．“验证机械能守恒定律”的实验采用重物自由下落的方法．已知所用的电磁打点计时器所接电源的频率为50Hz，查得当地的重力加速度为g＝9.80m/s2，重物质量为1kg.某同学选择了一条较理想的纸带，用刻度尺测量时各计时点到O点的距离如图L7－9－2所示，图中O点是打点计时器打出的第一个点，A、B、C、D分别是连续打出的计时点，各点到O点的距离如图所示．从打下O点到打下B点，重物的重力势能的减少量ΔE p＝________J，动能的增加量ΔE k＝________J．(均保留三位有效数字)图L7－9－28．学校实验小组在做“验证机械能守恒定律”实验时，提出了如图L7－9－3甲、乙所示的两种方案：甲方案为用自由落体运动进行实验；乙方案为用小车在木板斜面上下滑进行实验．(1)组内同学对两种方案进行了讨论分析，最终确定了一个大家认为误差相对较小的方案，你认为该小组选择的方案很可能是________(选填“甲”或“乙”)．图L7－9－3(2)若该小组采用图甲的装置打出一条纸带，如图L7－9－4所示，相邻两点之间的时间间隔为0.02s，请根据纸带计算出打下D点时纸带的速度大小为________m/s(结果保留三位有效数字)．图L7－9－4(3)该小组内同学们根据纸带算出了打下各点时纸带的速度，作出v2－h图线，则图线斜率的物理意义是________________________________________________________________________．9．小刚同学用如图L7－9－5所示的实验装置验证“机械能守恒定律”，他进行如下操作：①用天平测出小球的质量为0.50kg；图L7－9－5②用游标卡尺测出小球的直径为10.0mm；③用刻度尺测出电磁铁下端到光电门的距离为82.05cm；④电磁铁先通电，让小球吸在其下端；⑤电磁铁断电时，小球自由下落；⑥在小球通过光电门时，计时装置记下小球通过光电门所用的时间为2.50×10－3s，由此可算出小球通过光电门的速度．(1)由以上测量数据可计算出小球重力势能的减少量ΔE p＝________J，小球动能的变化量ΔE k＝________J．(g取9.8m/s2，结果均保留三位有效数字)(2)从实验结果中发现ΔE p________(选填“稍大于”“稍小于”或“等于”)ΔE k，试分析可能的原因：________________________________________________________________________.10．现利用如图L7－9－6所示装置验证机械能守恒定律．图中AB是固定的光滑斜面，斜面的倾角为30°，1和2是固定在斜面上适当位置的两个光电门，与它们连接的光电计时器都没有画出．让滑块从斜面的顶端滑下，光电门1、2各自连接的光电计时器显示的挡光时间分别为5.00×10－2s、2.00×10－2s．已知滑块质量为2.00kg，滑块沿斜面方向的长度为5.00cm，光电门1和2之间的距离为0.54m，g取9.80m/s2，取滑块经过光电门时纸带的速度为其平均速度．则：图L7－9－6(1)滑块经过光电门1时的速度v1＝________m/s，通过光电门2时的速度v2＝________m/s.(2)滑块通过光电门1、2之间的动能增加量为________J，重力势能的减少量为________J.11．某同学利用如图L7－9－7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点的距离h，并正确求出打相应点时纸带的速度v.各计数点对应的数据见下表：图L7－9－7请在图L7－9－8坐标系中，描点作出v2－h图线；由图线可知，重锤下落的加速度g′＝________(保留三位有效数字)m/s2；若当地的重力加速度g＝9.80m/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L7－9－8图L7－9－912．如图L7－9－9所示，质量分别为m1和m2的两个小物块A和B分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端，已知m1>m2.现要利用此装置验证机械能守恒定律．(1)若选定物块A从静止开始下落的过程进行测量，则需要测量的物理量有________(填选项前的字母)．A．物块的质量m1、m2B．物块A下落的距离及下落这段距离所用的时间C．物块B上升的距离及上升这段距离所用的时间D．绳子的长度(2)为提高实验结果的准确程度，某小组同学对此实验提出了以下建议，其中确定对提高实验结果的准确程度有用的是________(填选项前的字母)．A ．绳的质量要轻B ．在“轻质绳”的前提下，绳子越长越好C ．尽量保证物块只沿竖直方向运动，不要摇晃D ．两个物块的质量之差要尽可能小(3)写出一条上面没有提到的对提高实验结果的准确程度有益的建议：____________________．1．C [解析]本实验需要测量物体下落的高度来计算重力势能，测定速度来计算物体动能增加量，故还需要用打点计时器．2．ABD [解析]在做“验证机械能守恒定律”的实验时，应先接通电源，后释放纸带，以保证打第一个点时纸带的速度为0，故选项C 错误，A 、B 、D 均正确．3．AB [解析]实验的原理就是利用重物的自由落体运动来验证机械能守恒定律，因此打点计时器打第一个点时，重物运动的速度应为零．h n 与v n 分别表示打第n 个点时重物下落的高度和对应的瞬时速度，v n 应利用纸带上的数据求出，若用v n ＝gt n 求v n 则已默认机械能守恒了，验证实验也就变得无意义了．本实验中，不需要测量重物的质量，因为公式mgh n＝12mv 2n 的两边都有m ，故只要gh n ＝12v 2n 成立，则mgh n ＝12mv 2n 就成立，机械能守恒定律也就被验证了．4．D5．0.49 0.486．低压直流电源、天平、停表 低压交流电源、重锤、刻度尺[解析] 因为此实验是通过比较12v 2和gh 是否相等来验证机械能是否守恒，故不需要测量重锤质量，打点计时器本身就测时间，所以不需要用停表测时间．7．2.74 2.708．(1)甲 (2)1.75 (3)当地重力加速度的两倍[解析] (1)一般情况下，甲方案中，重物带动纸带下降，摩擦阻力相对重物的重力较小，因此误差较小．乙方案中，摩擦阻力相对重力沿斜面方向的分力较大，因此误差较大．(2)v D ＝CE 2T ＝OE －OC 2T＝1.75m/s. (3)由mgh ＝12mv 2，整理得v 2＝2gh ，图线斜率为2g ，即为当地重力加速度的2倍． 9．(1)4.02 4.00 (2)稍大于 空气阻力的影响或高度测量中忽略了小球的尺度等[解析] (1)小球重力势能减小量ΔE p ＝mgh ＝0.5×9.8×0.8205J ＝4.02J ；小球通过光电门的平均速度为v ＝d t ＝0.012.5×10－3m/s ＝4m/s ，小球的动能变化量ΔE k ＝12mv 2＝4.00J ．(2)从实验结果中发现ΔE p 稍大于ΔE k ，原因是空气阻力的影响或高度测量中忽略了小球的尺度等．10．(1)1.00 2.50 (2)5.25 5.29[解析] (1)v 1＝L t 1＝5.00×10－25.00×10－2m/s ＝1.00m/s ，v 2＝L t 2＝5.00×10－22.00×10－2m/s ＝2.50m/s. (2)动能增加量ΔE k ＝12m(v 22－v 21)＝12×2.00×(2.502－1.002) J ＝5.25J ，重力势能的减少量ΔE p ＝mgxsin θ＝2.00×9.80×0.54×sin30°J ＝5.29J.11．如图所示 9.75(9.69～9.79均可) 图线为过原点的直线，所求g′与g 基本相等[解析]若机械能守恒，则满足v 2＝2gh ，即v 2－h 图线的斜率表示当地的重力加速度的2倍，由所作的图线可求出斜率为19.5m/s 2，故g′＝9.75m/s 2，误差允许的范围内g′＝g ，故机械能守恒．图线为过坐标原点的一条直线，所求g′与g 基本相等，即能粗略验证自由下落的重锤机械能守恒．12．(1)AB(或AC) (2)AC (3)对同一高度进行多次测量取平均值(或选取受力后伸长最小的绳子等)[解析] (1)A 、B 组成的系统机械能守恒的表达式为(m 1－m 2)gl ＝12(m 1＋m 2)v 2，其中l ＝v 2t(l 表示A 下降或B 上升的距离，t 为A 下降或B 上升的时间)，故验证机械能守恒定律的表达式为(m 1－m 2)·gl＝12(m 1＋m 2)⎝ ⎛⎭⎪⎫2l t 2，测量的物理量为m 1、m 2、l 、t ，故应选A 、B 或A 、C. (2)由上述分析可见，没有考虑软绳机械能的变化，故采用轻绳以忽略绳的机械能，计算A 、B 速度时考虑的是二者沿绳方向的速度，故应保持两物块只沿竖直方向运动，不要摇晃．(3)可从实验条件和测量的量出发考虑问题：如对同一高度进行多次测量取平均值以减小偶然误差；选取受力后相对伸长量小的绳子以忽略绳势能的变化，且使A 、B 运动的距离相同．。
高中物理第七章机械能守恒定律第9节验证机械能守恒定律课时作业(含解析)新人教版必修2(new)
第七章第九节验证机械能守恒定律基础夯实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，其中最合适的是错误!（ D )2．在“验证机械能守恒定律"的实验中，下面列出一些实验步骤：错误!A．用天平称出重物和夹子的重量B．把重物系在夹子上C．将纸带穿过计时器,上端用手提着，下端夹上系住重物的夹子，再把纸带向上拉,让夹子靠近打点计时器静止D．把打点计时器接在学生电源的交流输出端,把输出电压调至6V(电源不接通）E．把打点计时器固定在桌边的铁架台上,使两个限位孔在同一竖直线上F．在纸带上选取几个点,进行测量和记录数据G．用秒表测出重物下落时间H．接通电源，待计时器响声稳定后释放纸带I．切断电源J．更换纸带，重新进行两次K．在三条纸带中选出较好的一条L．进行计算，得出结论，完成报告M．拆下导线，整理器材以上步骤中，不必要的有__A、G__，正确步骤的合理顺序是__EDBCHIJMKFL__(填写字母).解析:只为了验证机械能守恒，没必要称量重物的质量.打点计时器本身就是计时仪器，不再需要秒表.3．（闽侯二中、闽清高中、永泰二中、连侨中学、长乐二中2015～2016学年高一下学期联考)用打点计时器“验证机械能守恒定律”的实验装置如图所示.错误!（1)按照图示的装置安装器件时，应将打点计时器接到电源的__交流__(填“直流”或“交流”)输出端上。
（2）开始打点计时的时候，两个操作步骤“接通电源”和“松开纸带”的顺序应该是：先__接通电源__。
（3)某同学在使用质量为m的重物来验证“机械能守恒定律”的实验中,在选定的纸带上依次取计数点如图所示。
纸带上所打的点记录了重物在不同时刻的位置，那么纸带的__左__端(填“左"或“右”）与重物相连。
(4）某同学上交的实验报告显示重锤的动能略大于重锤的势能，则出现这一问题的原因可能是( B )A．重锤的质量测量错误B．该同学自编了实验数据C．交流电源的频率不等于50Hz D．重锤下落时受到的阻力过大解析：(1)打点计时器需接交流电源，(2）开始打点时应先接通电源再松开纸带,（3)由纸带可看出左端与重物相连，（4）由于存在摩擦阻力重锤的势能应略大于动能,不可能存在动能大于势能的情况。
人教版 物理 必修二 第七章 9实验 验证机械能守恒定律 精选练习习题(附答案解析)
人教版物理必修二第七章 9实验验证机械能守恒定律精选练习习题（附答案解析）1．在“验证机械能守恒定律”的实验中，需要直接测量和间接测量的数据是重物的()A．质量B．下落时间C．下落高度D．瞬时速度解析本实验要验证在只有重力做功的情况下，机械能守恒，从纸带上直接测量物体下落的高度，并通过纸带上的点测定物体在某位置时的瞬时速度．答案CD2．在“验证机械能守恒定律”的实验中，对于自由下落的重物，下述选择的条件更为有利的是()A．只要足够重就可以B．只要体积足够小就可以C．既要足够重，又要体积足够小D．应该密度大些，还应便于夹紧纸带解析在验证机械能守恒定律的实验中，阻力与重力相比越小，实验中的误差就越小，所以选择下落的重物时应既要重，体积又小，即密度要大些，而且还应便于夹紧纸带，故C、D选项正确．答案CD3．在“验证机械能守恒定律”的实验中，某同学依据纸带求得相关各点的瞬时速度，以及与此相对应的下落距离h，以v2为纵轴，以h为横轴，建立坐标系，描点后画出变化图线，从而验证机械能守恒定律，若所有操作均正确，则得到的v2－h图象应是下图中的()解析 由12m v 2＝mgh 得v 2＝2gh ，所以v 2∝h ，所画v 2－h 图象是一通过原点的直线．答案 C为验证在自由落体过程中物体的机械能是守恒的，某同学利用实验系统设计了一个实验，实验装置如图所示，图中A 、B 两点分别固定了两个速度传感器，速度传感器可以测出运动物体的瞬时速度．在实验中测得一物体自由下落经过A 点时的速度是v 1，经过B 点时的速度是v 2，为了证明物体经过A 、B 两点时的机械能相等，这位同学又设计了以下几个步骤，你认为其中不必要或者错误的是( )A ．用天平测出物体的质量B ．测出A 、B 两点间的竖直距离C ．测量物体的质量，利用12m v 22－12m v 21算出物体从A 点运动到B 点的过程中动能的变化量D．验证v22－v21与2gh是否相等答案AC5．在做“验证机械能守恒定律”实验时，打点计时器的电源频率是50Hz.某同学先后打出两条纸带，纸带Ⅰ上从第1点开始的相邻点间的距离依次为：1.9 mm、6.0 mm、10.0 mm、14.0 mm；纸带Ⅱ上从第1点开始的相邻各点间的距离依次为：2.5 mm、6.0 mm、11.5 mm、16.3 mm.那么应选用纸带________进行测量和计算．根据你所选用的纸带，利用第2、3两点间的距离和第4、5两点间的距离，可以计算出当地的重力加速度的大小为________．在打第3点时重物的瞬时速度为________m/s.为了验证机械能守恒定律，应该计算出打第2、3、4点时物体减少的________和增加的________，然后比较它们的数值在实验允许误差范围内是否近似相等．解析打点计时器使用的为50 Hz的交流电，每两个自然点之间的时间间隔为0.02 s，如果物体做自由落体运动，第一个0.02 s的位移h＝12gΔt2≈2 mm，所以纸带的第一、二两点的距离接近2 mm的纸带，说明纸带释放的时间合适，正好在打第一个点时释放，用该条纸带的数据，实验结果误差较小，故应选纸带Ⅰ.利用Δx＝2gT2，g＝(14.0－6.0)×10－32×0.022m/s2＝10 m/s2，v3＝(10.0＋6.0)×10－32×0.02m/s＝0.4 m/s.物体下落过程中，重力势能减少，动能增加，E p 的减少量和E k的增加量相等，则过程中机械能守恒．答案Ⅰ10.0 m/s20.40重力势能动能6．图中甲、乙两图都是利用“验证机械能守恒定律”的实验来测量当地的重力加速度g值的装置示意图．已知打点计时器的打点频率为50 Hz.甲乙(1)这两图相比较，用哪个图所示的装置实验较好？简单说明理由．(2)上图中的丙是采用较好的装置并按正确的实验步骤进行实验打出的一条纸带，其中O点为打点的第一个点，标为1，后面依次打下的一系列点迹分别为2、3、4、5…….经测量，第15至17点间的距离为11.69 cm，第1至第16点间的距离为43.83 cm，则打下第16个点时，重物下落的速度大小为________m/s.在实验误差允许的范围内，可认为重物在下落的过程中机械能守恒，由此求得重力加速度值为g＝________m/s2(要求保留3位有效数字)．解析(1)用甲图所示的装置实验较好．因为用夹子固定，可以避免乙图由于手的抖动而造成纸带上的第1个点迹被拖长和位置不确定的现象．另外由于用夹子固定纸带，便于纸带调整到竖直方向，以避免纸带与打点计时器(限位孔)之间产生较大的摩擦，而乙图中用手握住纸带，难于做到这一点．(2)v 16＝0.11690.02×2m/s ＝2.92 m/s. 由mgh ＝12m v 216，得： g ＝v 2162h ＝ 2.9222×0.4383m/s 2＝9.74 m/s 2. 答案 (1)甲图，理由见解析(2)2.92 9.747．用如图所示的实验装置“验证机械能守恒定律”．实验所用的电源为学生电源，输出电压为6 V 的交流电和直流电两种．重锤从高处由静止开始落下，重锤上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上的点的痕迹进行测量，即可验证机械能守恒定律．(1)利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a 的数值，如下图所示．根据打出的纸带，选取纸带上打出的连续五个点A 、B 、C 、D 、E ，测出A 点距起始点O 的距离为s 0，点A 、C 间的距离为s 1，点C 、E 间的距离为s 2，使用交流电的频率为f ，则根据这些条件计算重锤下落的加速度a 的表达式为：a ＝________.(2)在“验证机械能守恒定律”的实验中发现，重锤减小的重力势能总是大于重锤增加的动能，其原因主要是因为在重锤下落过程中存在着阻力的作用，可以通过该实验装置测定该阻力的大小．若已知当地重力加速度公认的较准确的值为g ，还需要测量的物理量是________．试用这些物理量和纸带上的测量数据表示出重锤下落的过程中受到的平均阻力大小为F ＝________.解析 (1)根据匀变速直线运动规律Δs ＝aT 2，有a ＝Δs T 2＝s 2－s 1(2T )2＝s 2－s 14f 2. (2)根据牛顿第二定律有：mg －F ＝ma ，得F ＝mg －ma ＝m [g －(s 2－s 1)f 24]． 故需要测量的物理量为重锤的质量m .答案 (1)s 2－s 14f 2 (2)重锤的质量m m [g －(s 2－s 1)f 24] 8．为了测定一根轻弹簧压缩最短时能储存的弹性势能的大小，可以将弹簧固定在一带有凹槽轨道的一端，并将轨道固定在水平桌面边缘上，如图所示，用钢球将弹簧压缩至最短，最后突然释放，钢球将沿轨道飞出桌面，实验时(1)需要测定的物理量为________________________________________________________________________________________________________________________________________________.(2)计算弹簧最短时弹性势能的关系式是E p ＝________.解析 (1)需要测定的物理量有：钢球质量m 、桌面高度h 、钢球落点与飞出点的水平距离s .(2)弹簧最短时的弹性势能全部转化为钢球平抛时的初动能，E p ＝12m v 20，而根据平抛运动规律有：h ＝12gt 2，s ＝v 0t 得，v 0＝s 2h g ， 故E p ＝12m v 20＝mgs 24h. 答案 (1)钢球质量m 、桌面高度h 、钢球落点与飞出点的水平距离s (2)mgs 24h9．如图所示，两个质量各为m 1和m 2的小物块A 和B ，分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端，已知m 1>m 2.现要利用此装置验证机械能守恒定律．(1)若选定物块A 从静止开始下落的过程进行测量，则需要测量的物理量有____________．(填入选项前的编号)①物块的质量m 1、m 2；②物块A 下落的距离及下落这段距离所用的时间；③物块B 上升的距离及上升这段距离所用的时间；④绳子的长度．(2)为提高实验结果的准确程度，某小组同学对此实验提出以下建议： ①绳的质量要轻；②在“轻质绳”的前提下，绳子越长越好；③尽量保证物块只沿竖直方向运动，不要摇晃；④两个物块的质量之差要尽可能小．以上建议中确定对提高准确程度有作用的是____________．(填入选项前的编号)(3)写出一条上面没有提到的对提高实验结果准确程度有益的建议：___________________________________________________________________________________________________________________________ _____________________.答案(1)①②或①③(2)①③(3)例如：“对同一高度进行多次测量取平均值”；“选取受力后相对伸长尽量小的绳”等．10．某实验小组利用如图所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒．(1)实验前需要调整气垫导轨底座使之水平，利用现有器材如何判断导轨是否水平？(2)测得遮光条的宽度d＝0.50 cm；实验时将滑块从图示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间Δt＝2.0×10－2s，则滑块经过光电门时的瞬时速度为________ m/s.在本次实验中还需要测量的物理量有：钩码的质量m、________和________(文字说明并用相应的字母表示)．(3)本实验通过比较________和________在实验误差允许的范围内相等(用测量的物理量符号表示)，从而验证了系统的机械能守恒．解析(1)气源工作后，滑块不挂钩码，静止放在气垫导轨上，如果能处于静止状态说明气垫导轨水平．(2)滑块通过光电门的瞬时速度v ＝d Δt ＝0.50×10－22.0×10－2m/s ＝0.25 m/s ， 本次实验中还需测量的物理量有钩码的质量m ，滑块的质量M ，滑块到光电门的距离L .(3)如果系统重力势能的减少量mgL ，与系统动能的增加量12(m ＋M )v 2＝12(m ＋M )⎝ ⎛⎭⎪⎫d Δt 2在误差允许的范围内相等，则验证了系统的机械能守恒．答案 (1)见解析(2)0.25 滑块质量M 滑块到光电门的距离L(3)mgL 12(m ＋M )⎝ ⎛⎭⎪⎫d Δt 2。
高中物理人教课标实验版必修二第七章第九节实验验证机械能守恒定律练习(附答案)
___
_____ 。
第九节实验 : 验证机械能守恒定律
【巩固教材－稳扎稳打】 1.B 2.B ．3.CD 4.ABD 【重难突破 —重拳出击】 1.BD 2.C 3.A 4.BD 5.B 6.D 7.AD 8.D 【巩固提高 —登峰揽月】 1. 不必要的器材有：秒表、低压直流电源、天平。缺少的器材是低
J。
9.8m/s 2，若重锤质量为 1kg。
m/s
，重锤的动能 EkB=
②．从开始下落算起，打点计时器打 B 点时，重锤的重力势能减小量为
J
。
③．根据纸带提供的数据， 在误差允许的范围内， 重锤从静止开始到打出 B 点的过程中，
得到的结论是
。
【课外拓展—超越自我】
1．在做“验证机械能守恒定律”的实验时，用打点计时器打出纸带如图
1．在“验证机械能守恒定律”的实验中， 下面叙述正确的是 A．应用天平称出物体的质量
()
B．应当选用点迹清晰，特别是第一个点没有拉成长条的纸带
C．操作时应先放纸带后接电源 D．打点计时器应接在电压为 4～ 6V 的交流电源上
2．用小车沿光滑斜面下滑的方法验证机械能守恒时，小车下滑的高度是由下列哪种方法得
2h
h - n+1 h n -1
A． Vn=gt B ． Vn = 2ghn C ． Vn = t n D ． Vn =
2T
()
【巩固提高—登峰揽月】
1．为进行“验证机械能守恒定律”的实验，有下列器材可供选用：铁架台、打点计时器、
复 写纸、纸 带、秒表 、低 压直流电 源、导线 、电 键、天平 。其中不 必要 的器材
5-30 所示，其中 A
点为打下的第一个点， 0、1、2……为连续的计数点。现测得两相邻计数点之间的距离分
高中物理第七章机械能守恒定律第九节实验：验证机械能守恒定律训练含解析新人教版必修2
实验：验证机械能守恒定律1．如图所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律．(1)(多选)对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是________． A ．重物选用质量和密度较大的金属锤 B ．两限位孔在同一竖直面内上下对正 C ．精确测量出重物的质量D ．用手托稳重物，接通电源后，撒手释放重物(2)(多选)某实验小组利用上述装置将打点计时器接到50 Hz 的交流电源上，按正确操作得到了一条完整的纸带，由于纸带较长，图中有部分未画出，如图所示．纸带上各点是打点计时器打出的计时点，其中O 点为纸带上打出的第一个点．重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出，利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有________．A ．OA 、AD 和EG 的长度B ．OC 、BC 和CD 的长度 C ．BD 、CF 和EG 的长度 D ．AC 、BD 和EG 的长度解析：(1)选用质量和密度较大的金属锤、限位孔在同一竖直面内对正都可以降低摩擦阻力对实验结果造成的误差，所以A 、B 正确；动能与重力势能表达式中都含有质量m ，可以约去，故不需要测量出质量m 的具体数值，C 错误；重物下落之前应该用手拉住纸带上端而不是用手托住重物，D 错误．(2)测出BC 和CD 的长度就可以计算出打下C 点时的速度v C ，再测出OC 的长度，就可验证mgh OC ＝12mv 2C 是否成立，所以B 正确；测出BD 、EG 的长度可计算出打下C 、F 两点时的速度v C 和v F ，再测出CF 的长度，就可验证mgh CF ＝12mv 2F －12mv 2C 是否成立，所以C 正确．答案：(1)AB (2)BC2．某同学用图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律，其中打点计时器的电源为交流电源，可以使用的频率有220 Hz 、30 Hz 和40 Hz ，打出纸带的一部分如图乙所示．图甲 图乙该同学在实验中没有记录交流电的频率f ，需要用实验数据和其他条件进行推算． (1)若从打出的纸带可判定重物匀加速下落，利用f 和图乙中给出的物理量可以写出：在打点计时器打出B 点时，重物下落的速度大小为________，打出C 点时重物下落的速度大小为________，重物下落的加速度大小为________．(2)已测得x 1＝8.89 cm ，x 2＝9.50 cm ，x 3＝10.10 cm ；当重力加速度大小为9.80 m/s 2，实验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的1%.由此推算出f 为________Hz.解析：(1)根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度可得v B ＝x 1＋x 22T＝（x 1＋x 2）f 2；v C ＝x 2＋x 32T ＝（x 2＋x 3）f 2；由速度公式v C ＝v B ＋aT ，可得a ＝（x 3－x 1）f22. (2)由牛顿第二定律，可得mg －0.01mg ＝ma ，所以a ＝0.99g ，结合(1)解出的加速度表达式，代入数据，可得f ＝40 Hz.答案：(1)（x 1＋x 2）f 2 （x 2＋x 3）f 2 （x 3－x 1）f 22(2)403.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g 取9.8 m/s 2，小球质量m ＝0.2 kg ，结果保留三位有效数字)：(1)55(2)从t 2到t 5时间内，重力势能增加量ΔE p ＝________J ，动能减少量ΔE k ＝________J. (3)在误差允许的范围内，若ΔE p 与ΔE k 近似相等，从而验证了机械能守恒定律．由上述计算得ΔE p ________ΔE k (填“＞”“＜”或“＝”)，造成这种结果的主要原因是_____________________________________________________. 解析：(1)v 5＝19.14＋21.660.05×2 cm/s ＝408 cm/s ＝4.08 m/s.(2)由题给条件知：h 25＝(26.68＋24.16＋21.66) cm ＝72.5 cm ＝0.725 m ，ΔE p ＝mgh 25＝0.2×9.8×0.725 J ＝1.42 J ，ΔE k ＝12mv 22－12mv 25＝12×0.2×(5.592－4.082) J ＝1.46 J.(3)由(2)中知ΔE p ＜ΔE k ，因为存在空气阻力等原因，导致重力势能的增加量小于动能的减少量．答案：(1)4.08 (2)1.42 1.46 (3)＜ 原因见解析4.某同学利用如图所示装置验证机械能守恒定律.14圆弧轨道竖直放置，轨道边缘标有表示圆心角的刻度，轨道最低点装有压力传感器．现将小球置于轨道上θ刻度处由静止释放，当其通过最低位置时，读出压力传感器的示数F .已知当地重力加速度为g .(1)为验证小球在沿轨道下滑过程中机械能守恒，实验中还必须测量的物理量有____________；A ．轨道的半径RB ．小球的质量mC ．每次小球释放点离地面的高度hD ．每次小球在轨道上运动的时间t(2)根据实验测得的物理量，写出小球在运动过程中机械能守恒应满足的关系式为F ＝_____________________________________；(3)写出一条提高实验精确度的建议：______________________.解析：(1)小球沿轨道下滑过程中，只有重力做功，重力势能转化为小球的动能，据机械能守恒定律，得mgR (1－sin θ)＝12mv 2，①在轨道最低位置处，据牛顿第二定律，得F －mg ＝m v 2R，②联立①②式，可得mgR (1－sin θ)＝12R (F －mg )，整理得mg (1－sin θ)＝12(F －mg )．③由上式可知，要验证小球沿轨道下滑过程中机械能是否守恒，实验中还必须测量小球的质量，故B 正确，A 、C 、D 错误．(2)由(1)问中③式，可得F ＝3mg －2mg sin θ.(3)为提高实验精确度，可以多次测量取平均值，或者是减小空气阻力的影响(减小小球体积或增大其密度等)．答案：(1)B (2)3mg －2mg sin θ (3)多次测量取平均值(其他答案合理即可) 5．某实验小组在做“验证机械能守恒定律”实验中，提出了图甲、图乙两种方案：甲方案为用自由落体运动进行实验，乙方案为用小车在斜面上下滑进行实验．(1)组内同学对两种方案进行了深入的讨论分析，最终确定了一个大家认为误差相对较小的方案，你认为该小组选择的方案是________，理由是______________________________________________________________________________________________.(2)若该小组采用图甲的装置打出了一条纸带如图丙所示，相邻两点之间的时间间隔为0.02 s ，请根据纸带计算出B 点的速度大小______m/s(结果保留三位有效数字)．(3)该小组内同学们根据纸带算出了相应点的速度，作出v 2-h 图线如图丁所示，请根据图线计算出当地的重力加速度g ＝________m/s 2(结果保留两位有效数字)．解析：(1)甲，理由是：采用图乙实验时，由于小车和斜面间存在摩擦力的作用，且不能忽略，所以小车在下滑过程中机械能不守恒，故图乙不能用来验证机械能守恒定律．(2)v B ＝AC2T≈1.37 m/s.(3)因为mgh ＝12mv 2，所以v 2＝2gh ，图线的斜率是2g ，可得g ＝9.7 m/s 2或g ＝9.8 m/s 2.答案：(1)甲 采用图乙实验时，由于小车和斜面间存在摩擦力的作用，且不能忽略，所以小车在下滑过程中机械能不守恒，故图乙不能用来验证机械能守恒定律(2)1.37 (3)9.7或9.8。
高中物理人教版必修2教案-第七章机械能守恒定律第九节实验：验证机械能守恒定律练习题
第七章机械能守恒定律第九节实验：验证机械能守恒定律1．在“验证机械能守恒定律”的实验中，下列说法正确的是( )A．重锤的质量相等时，密度大的好B．必须用天平称出重锤的质量，以便计算重锤的重力势能和动能C．为了减小实验误差，重锤的质量要适当大一些D．重锤下落的瞬时速度可用v＝gt求出2．验证机械能守恒定律的实验步骤编排如下：A．把打点计时器固定在铁架台上，并用导线将打点计时器接在低压交流电源上B．将连有重物的纸带穿过限位孔，用手提着纸带，让手尽量靠近打点计时器C．释放纸带，接通电源D．更换纸带，重复几次，选点迹清晰的纸带进行测量E．用天平测量重物的质量m在上述实验步骤中错误的是________和________，多余的是________．3．“验证机械能守恒定律”的实验中，除天平、铁架台、夹子、纸带和重物外，还需要（）A. 秒表 B. 刻度尺 C. 学生电源 D. 打点计时器4．“验证机械能守恒定律”的实验中，对于自由下落的重物，下列选择条件中可取的是（）A. 选用重物时，重的比轻的好B. 选用重物时，体积小的比大的好C. 重物所受重力应与它所受的空气阻力和纸带所受打点计时器的阻力平衡D. 重物所受重力应远大于它所受的空气阻力和纸带所受打点计时器的阻力5．“验证机械能守恒定律”的实验中，下列叙述正确的是（）A. 安装打点计时器时，两纸带限位孔应在同一竖直线上B. 实验时，在松开纸带让重物下落的同时，应立即接通电源C. 若纸带上开头打出的几点模糊不清，也可设法用后面清晰的点进行验证D. 测量重物下落高度必须从起始点算起6．国舰载飞机在“辽宁舰”上成功着舰后，某课外活动小组对舰载飞机利用阻拦索着舰的力学问题很感兴趣．他们找来了木板、钢球、铁钉、橡皮条以及墨水，制作了如图所示的装置，准备定量研究钢球在橡皮条阻拦下前进的距离与被阻拦前速率的关系．要达到实验目的，需直接测量的物理量是钢球由静止释放时的________和在橡皮条阻拦下前进的距离，还必须增加的一种实验器材是________．忽略钢球所受的摩擦力和空气阻力，重力加速度已知，根据________定律，可得到钢球被阻拦前的速率．7.图中甲、乙两图都是用来“验证机械能守恒定律”的装置示意图，已知该打点计时器的打点频率为50 Hz.(1)甲、乙两图相比较，________图所示的装置较好，简单说明原因：________.(2)丙图是采用较好的装置并按正确的实验步骤进行实验打出的一条纸带，其中O点为打出的第一个点，标为1，后面依次打下的一系列点迹分别标为2、3、4、5、….经测量，第1、2两点间的距离小于1 mm.对此小张和小李两位同学展开了讨论．小张同学认为：由自由落体运动可知，纸带若由静止开始下落，则1、2两点间的距离应接近2 mm，这样的纸带不能用来进行实验数据的处理；小李同学认为：纸带上1、2两点间的距离没有接近2 mm是因为打第一个点时纸带速度不为0，所以不要从第一点就开始计算，我们必须从后面的计数点中取点算出速度与高度来验证机械能守恒定律．两人的观点是否正确？________.纸带上1、2两点间的距离远小于 2 mm的主要原因是________．(3)如果以v 22为纵轴，以h 为横轴，根据实验数据绘出v 22－h 图线是________，该图线的斜率是________．8.光电计时器也是一种研究物体运动情况的仪器，当物体经过光电门时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间．现利用如图所示的装置验证机械能守恒定律．图中AB 是固定的光滑斜面，倾角为30°，1和2是固定在斜面上的两个光电门(与它们连接的光电计时器没有画出)．让滑块从斜面的顶端滑下，光电门1和2的光电计时器显示的挡光时间分别为 5.00×10－2 s 、2.00×10－2 s ，已知滑块质量为2.00 kg ，滑块沿斜面方向的长度为5.00 cm ，光电门1和2之间的距离为0.54 m ，g 取9.8 m/s 2，取滑块经过光电门时的速度为其平均速度．(1)滑块经过光电门1和2时的速度v 1＝________m/s ，v 2＝________m/s ；(2)滑块经过光电门1和2之间的动能增加了________J ，重力势能减少了________J.9.某同学做验证机械能守恒定律实验时，不慎将一条挑选出的纸带一部分损坏，损坏的是前端部分．剩下的一段纸带上各相邻点间的距离已测出标在图中，单位是 cm.打点计时器工作频率为50 Hz ，重力加速度g 取9.8 m/s 2.(1)重物在2点的速度v 2＝______，在5点的速度v 5＝______，此过程中动能增加量ΔE k ＝______，重力势能减少量ΔE＝______.由以上可得出实验结论____________________．p(2)根据实验判断下列图象正确的是(其中ΔE表示物体动能的变化量，Δh表示物体下落的高k度)( )10．用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律，实验所用的电源为学生电源，输出电压为6 V的交流电和直流电两种。
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课件新人教版必修
⑤从数字计时器(图中未画出)上分别读出挡光条通过光电门 1 和 光电门 2 所用的时间 Δt1 和 Δt2；
⑥用天平称出滑块和挡光条的总质量 M，再称出托盘和砝码的 总质量 m.
(2)用表示直接测量的字母写出下列所示物理量的表达式： ①滑块通过光电门 1 和光电门 2 时瞬时速度分别为 v1＝ ________和 v2＝________. ②当滑块通过光电门 1 和光电门 2 时，系统(包括滑块、挡光条、 托盘和砝码)的总动能分别为 Ek1＝________和 Ek2＝________. ③在滑块从光电门 1 运动到光电门 2 的过程中，系统势能的减 少量 ΔEp 减＝________(重力加速度为 g)． (3)如果 ΔEp 减＝________，则可认为验证了机械能守恒定律．
(3)实验小组的同学又正确计算出图乙中打下计数点 A、B、C、 D、E、F 各点的瞬时速度 v，以各计数点到 A 点的距离 h′为横轴， v2 为纵轴作出图象，如图丙所示，根据作出的图线，能粗略验证自 由下落的物体机械能守恒的依据是____________________________ ______________________________________________________.
三、实验步骤 1．安装置：按图将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架 台上，接好电路．
2．打纸带：将纸带的一端用夹子固定在重物上，另一端穿过打 点计时器的限位孔，用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器的 地方．先接通电源，后松开纸带，让重物带着纸带自由下落．更换 纸带重复做 3～5 次实验．
3．选纸带：选取点迹较为清晰且 1、2 两点间的距离约为 2 mm 的纸带，把纸带上打出的两点间的距离为 2 mm 的第一个点作为起始 点，记作 O，在距离 O 点较远处再依次机械能守恒定律”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( )
人教版高中物理必修2第七章 机械能守恒定律9. 实验：验证机械能守恒定律 习题
9 实验：验证机械能守恒定律1．在做“验证机械能守恒定律”的实验时，以下说法中正确的是() A．选用重锤时，密度大体积小的比密度小体积大的好B．选用重锤时，密度小体积大的比密度大体积小的好C．选用的重锤一定要测其质量D．重锤的质量大小与实验准确性无关答案 A解析验证机械能守恒定律实验中，由于重物要克服空气阻力做功，从而产生系统误差，选用密度大体积小的重锤能减小空气阻力的影响，从而减小误差，A正确，B、D错误；因验证量中都含有质量，故不用测重锤的质量，C 错误．2．某同学利用如图7－9－5甲所示的实验装置来验证机械能守恒定律．图7－9－5(1)该同学开始实验时情形如图甲所示，接通电源释放纸带．请指出该同学在实验操作中存在的两处明显错误或不当的地方：①____________________；②___________________________________.(2)该同学经修改错误并正确操作，让质量为1 kg 的重锤下落，通过打点计时器在纸带上记录运动过程，打点计时器所接电源为频率是50 Hz 的交变电源，纸带打点如图乙所示．纸带上O 点为重锤自由下落时的打点起点(O 、A 间有点未画出)，选取的计数点A 、B 、C 、D 依次间隔一个点(图中未画出)，各计数点与O 点距离如图乙所示，单位为mm ，重力加速度为9.8 m/s 2，则：(结果保留三位有效数字) 根据纸带，打点计时器打下B 点时，重锤速度v B ＝________，重锤动能E k B ＝________，从开始下落算起，打点计时器记录B 点时，重锤势能减少量为________．由此可以得到的实验结论是：_______________________________ _________________________________________.答案 (1)①打点计时器接了直流电②重锤离打点计时器太远(2)1.18 m/s 0.690 J 0.692 J在实验误差允许的范围内重锤下落过程机械能守恒解析 (1)本实验使用的是打点计时器，根据打点计时器的工作原理，必须使用交流电源，而该同学采用的是直流电源；纸带总长约1米左右，且尽可能在纸带上多打一些点，所以应让重物紧靠打点计时器，而该同学将重物放的位置离打点计时器太远，故该同学在实验操作中存在的两处明显错误或不当的地方是：①打点计时器接了直流电； ②重物离打点计时器太远．(2)打点计时器所接电源为频率是50 Hz 的交变电源，选取的计数点A 、B 、C 、D 依次间隔一个点，所以相邻的计数点的时间间隔是T ＝0.04 s ．根据匀变速直线运动的规律：某段时间内的平均速度大小等于这段时间中间时刻的瞬时速度大小，则有：v B ＝x AC 2T ＝（125.4－31.4）×10－32×0.04m/s ＝1.175 m/s ≈1.18 m/s 根据动能的定义得：E k ＝12m v 2B ＝12×1×(1.175)2 J ＝0.690 J ，从开始下落算起，打点计时器记录B 点时，重锤势能减少量为ΔE p ＝mgx OB ＝1×9.8×70.6× 10－3 J ＝0.692 J从前面的计算可以看出重锤动能增加量近似等于重锤势能减少量，即在误差允许的范围内重锤下落过程机械能守恒．。
高中物理第七章机械能守恒定律9实验验证机械能守恒定律课后作业(含解析)必修2
实验：验证机械能守恒定律限时：45分钟一、单项选择题1.利用如图所示装置进行验证机械能守恒定律的实验时，需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h，某班同学利用实验得到的纸带，设计了以下四种测量方案，其中最合理的是( D )A．用刻度尺测出物体下落高度h，并测出下落时间t，通过v＝gt计算出瞬时速度v B．用刻度尺测出物体下落的高度h，并通过v＝2gh计算出瞬时速度C．根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度，并通过h＝v22g计算出高度hD．用刻度尺测出物体下落的高度h，根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v解析：选项A、B、C中用匀变速直线运动公式求v及h，这样得到的v、h不是实验直接测量数据，不能达到验证机械能守恒定律的目的．2．在“验证机械能守恒定律”的实验中，下列说法正确的是( D )A．实验中不需要天平和刻度尺B．实验时应先放开纸带，再接通电源C．打点计时器应接在电压为4～6 V的直流电源上D．测量下落高度时，选取的各点应距起始点适当远一些解析：实验中不需要测量物体的质量，因此不需要天平，但需要测量纸带上计数点之间的距离，因此需要刻度尺，选项A错误；实验时应先接通电源，后放开纸带，选项B错误；打点计时器应接在交流电源上，选项C错误；为减小偶然误差，选取的各点应距起始点适当远一些，选项D正确．3．在研究重物自由下落过程中机械能守恒的实验中，得到如图所示的一条纸带，该纸带上最初打出的几个点不清楚，纸带上留下的是后面的一些点．算出打下B 、C 两点时重物的速度分别是v B 、v C ，测得B 、C 两点间的距离为h ，那么验证机械能守恒的表达式可写为( B )A ．gh ＝v 2C －v 2B B ．gh ＝12v 2C －12v 2B C ．v C ＝v B ＋gT D ．v 2B ＋v 2C ＝2gh解析：从B 运动到C 的过程中，重力势能的减少量为ΔE p ＝mgh ，动能的增加量为ΔE k ＝12mv 2C －12mv 2B ，所以验证机械能守恒的表达式为mgh ＝12mv 2C －12mv 2B ，即gh ＝12v 2C －12v 2B ，选项B 正确．4．在利用打点计时器和重物做“验证机械能守恒定律”的实验时，下列说法正确的是( C )A ．重物的质量必须测出才能完成验证实验B ．选取纸带时必须挑选第一、二两点间距离接近2 mm 的纸带C ．处理数据时可以避开纸带上初始时较密集的几点，选择后面合适的两点进行测算与验证D ．利用图像法处理实验数据时，应在坐标系中画出v －h 图像解析：由“验证机械能守恒定律”的实验原理及数据处理方法可知，选项C 正确．5．在做“验证机械能守恒定律”的实验时，发现重物减少的重力势能总是略大于重物增加的动能，造成这种现象的原因是( C )A ．选用的重物质量过大B ．选用的重物质量过小C ．空气对重物的阻力和打点计时器对纸带的阻力D ．实验时操作不规范，实验数据测量不准确解析：造成题中所述误差的主要原因是来自于各方面的阻力，选项C 正确．二、多项选择题6．在“验证机械能守恒定律”的实验中，有关重物的质量，下列说法中正确的是( AC )A ．应选用质量较大的重物，使重物和纸带所受的重力远大于它们所受的阻力B ．应选用质量较小的重物，使重物的惯性小一些，下落时更接近于自由落体运动C ．不需要称量重物的质量D ．必须称量重物的质量，而且要估读到0.01 g解析：本实验的原理是利用重物自由下落验证机械能守恒定律，因此重物的质量应取得大一些，使重物和纸带所受的阻力与重物所受的重力相比可以忽略不计，从而保证重物和纸带做自由落体运动，选项A 正确，B 错误；重物下落过程中机械能守恒，设重物的质量为m ，下落距离h 时的速度为v ，则有12mv 2＝mgh ，故有v 2＝2gh ，分别计算对应的v 2和2gh ，即可验证机械能守恒定律是否成立，不需要测量重物的质量，故选项C 正确，D 错误．7．用自由落体运动“验证机械能守恒定律”，就是看12mv 2n 是否等于mgh n ，计数点的编号为0、1、2、…、n .下列说法中正确的是( AB )A ．打点计时器打第一个点0时，物体的速度应为零B ．h n 是计数点n 到计数点0的距离C ．m 为重物的质量，需用天平称量D ．用v n ＝gt n 计算v n 时，t n ＝nT (T 为打点周期)解析：本实验的原理就是利用重物做自由落体运动来验证机械能守恒定律，因此打点计时器所打的第一个点，对应的速度应为零，选项A 正确；h n 与v n 分别表示打第n 点时重物下落的高度和对应的瞬时速度，选项B 正确；本实验中，不需要测量重物的质量，因为mgh ＝12mv 2中等号两边都有m ，可约去，故只要gh ＝v 22成立，机械能守恒定律就被验证了，选项C 错误；计算速度时不能用v ＝gt 或v ＝2gh ，否则就犯了用机械能守恒定律去验证机械能守恒定律的错误，选项D 错误．8．某研究性学习小组做完教材中规定的实验后，又根据所测得的数据用数据处理软件Excel 拟合出各种图像．假设该小组一切操作均很规范，则下列图像中可能正确的是(其中h 表示物体下落的高度，H 表示物体离地面的高度)( ABD )解析：当物体下落高度为h 时，动能为12mv 2＝mgh ，得v 2∝h ，故选项A 正确；设物体开始下落时离地面的高度为H 0，当物体下落高度为h 时有12mv 2＝mgh ＝mg (H 0－H )，得v 2＝2gH 0－2gH ，故选项B 正确；由于阻力的存在，实验中机械能随着下落高度的增加应略有减小，因此gH ＋v 22＝E 机m也随着下落高度的增加而略有减小，选项C 错误，D 正确． 三、非选择题9．我国舰载飞机在“辽宁舰”上成功着舰后，某课外活动小组对舰载飞机利用阻拦索着舰的力学问题很感兴趣．他们找来了木板、钢球、铁钉、橡皮条以及墨水，制作了如图所示的装置，准备定量研究钢球在橡皮条阻拦下前进的距离与被阻拦前速率的关系．要达到实验目的，需直接测量的物理量是钢球由静止释放时的高度(距水平木板的高度)和在橡皮条阻拦下前进的距离，还必须增加的一种实验器材是刻度尺．忽略钢球所受的摩擦力和空气阻力，重力加速度已知，根据机械能守恒(动能)定律(定理)，可得到钢球被阻拦前的速率．解析：本题用实验情景考查机械能守恒定律．设钢球释放点距水平木板的高度为h ，由机械能守恒定律(或动能定理)得mgh ＝12mv 2，v ＝2gh要求钢球被阻拦前的速度v ，只要知道h ，因此需再加的实验器材是刻度尺，用以测量h .10．某实验小组利用如图所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒．(1)实验前需要调整气垫导轨底座使之水平，利用现有器材如何判断导轨是否水平？气源工作后，滑块不挂钩码，静止放在气垫导轨上，如果能处于静止状态说明气垫导轨水平．(2)测得遮光条的宽度d ＝0.50 cm.实验时将滑块从图示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间Δt ＝2.0×10－2s ，则滑块经过光电门时的瞬时速度为 m/s.在本次实验中还需要测量的物理量有：钩码的质量m 、滑块质量M 和滑块到光电门的距离L (文字说明并用相应的字母表示)．(3)本实验通过比较mgL 和12(m ＋M )(d Δt)2在实验误差允许的范围内相等，从而验证了系统的机械能守恒．(用测量的物理量符号表示)解析：(1)气源工作后，滑块不挂钩码，静止放在气垫导轨上，如果能处于静止状态说明气垫导轨水平．(2)滑块通过光电门的瞬时速度v ＝d Δt ＝0.50×10－22.0×10－2m/s ＝0.25 m/s.本次实验中还需测量的物理量有钩码的质量m 、滑块的质量M 、滑块到光电门的距离L .(3)如果系统重力势能的减少量mgL 与系统动能的增加量12(m ＋M )v 2＝12(m ＋M )(d Δt)2在误差允许的范围内相等，则验证了系统的机械能守恒．11．用如图所示的实验装置验证质量分别为m 1、m 2的物体组成的系统机械能守恒．物体m 2从高处由静止开始下落，m 1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量来验证机械能是否守恒．如图所示是实验中获取的一条纸带：0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点未画出，计数点间的距离如图所示．已知m 1＝50 g ，m 2＝150 g ．(g 取10 m/s 2，结果保留两位有效数字)(1)下面列举了该实验的几个操作步骤：A ．按照图示的装置安装器件B ．将打点计时器接到直流电源上C ．先释放m 2，再接通电源打出一条纸带D ．测量纸带上某些点间的距离E ．根据测量的结果，分别计算系统减少的重力势能和增加的动能其中操作不当的步骤是：BC(填选项对应的字母)．(2)在纸带上打下计数点5时的速度v ＝ m/s.(3)在打点0～5过程中系统动能的增量ΔE k ＝ J ，系统重力势能的减少量ΔE p ＝ J ，由此得出的结论是在误差允许的范围内，m 1、m 2组成的系统机械能守恒．(4)若某同学作出12v 2－h 图像如图所示，写出计算当地重力加速度g 的表达式：g ＝m 1＋m 22h m 2－m 1v 2，并计算出当地的实际重力加速度g ＝ m/s 2.解析：(1)实验过程中，应将打点计时器接到交流电源上，B 错误；应先接通电源，待打点计时器工作稳定后再释放m 2，C 错误．(2)在纸带上打下计数点5时的速度为v ＝×10－2 m/s ＝2.4 m/s.(3)ΔE k ＝12(m 1＋m 2)v 2≈0.58 J，系统重力势能的减少量ΔE p ＝(m 2－m 1)gh ＝0.60 J ，因此可得出：在误差允许的范围内，m 1、m 2组成的系统机械能守恒．(4)因为12(m 1＋m 2)v 2＝(m 2－m 1)gh ，整理得g ＝m 1＋m 22h m 2－m 1v 2，整理也可得到12v 2＝m 2－m 1g m 1＋m 2h ，所以12v 2－h 图像的斜率为m 2－m 1g m 1＋m 2＝12g ，即g 2＝ m/s 2，解得g ＝9.7 m/s 2. 12．利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置示意图如图所示．(1)实验步骤：①将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1 m ，将导轨调至水平．②用游标卡尺测量挡光条的宽度l ，结果如图所示，由此读出l ＝ mm.③由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离s ＝60.00(59.96～60.04之间均可)cm. ④将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2.⑤从数字计时器(实验装置图中未画出)上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间Δt 1和Δt 2.⑥用天平称出滑块和挡光条的总质量M ，再称出托盘和砝码的总质量m .(2)用表示直接测量量的字母写出下列所求物理量的表达式：①滑块通过光电门1和光电门2时瞬时速度分别为v 1＝l Δt 1和v 2＝l Δt 2. ②当滑块通过光电门1和光电门2时，系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能分别为E k1＝12(M ＋m )⎝ ⎛⎭⎪⎫l Δt 12和E k2＝12(M ＋m )⎝ ⎛⎭⎪⎫l Δt 22. ③在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统重力势能的减少量ΔE p ＝mgs (重力加速度为g )．(3)如果ΔE p ≈E k2－E k1，则可认为验证了机械能守恒定律．解析：(1)从游标卡尺和导轨标尺上可直接读出挡光条的宽度和两光电门中心之间的距离．(2)由于挡光条宽度很小，因此可以将挡光条通过光电门时的平均速度当作瞬时速度，即由v ＝l Δt可求出滑块通过光电门时的瞬时速度，而后根据动能的表达式、重力做功的表达式表示即可．。
高中物理人教版必修2习题：第七章 机械能守恒定律 第9节 实验：验证机械能守恒定律2 Word版含答案
实验：验证机械能守恒定律（满分100分，45分钟完成）班级_________姓名_________第Ⅰ卷(选择题共48分)一、选择题：本大题共8小题，每小题6分，共48分。
在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项正确，选对的得6分，对而不全得3分。
选错或不选的得0分。
1．在《验证机械能守恒定律》的实验中，下列说法中正确的是（）A．选用重物时重的比轻的好B．选用重物时体积小的比体积大的好C．选用重物时密度小的比密度大的好D．选用重物后要测量其质量2．在《验证机械能守恒定律》的实验中，某同学重复做了四次实验，得到了四条纸带，一、二两点间的距离如下，则应选用哪一条比较恰当（）A．1mm B．2mmC．3mm D．4mm3．在《验证机械能守恒定律》的实验中，关于实验误差的说法中，正确的是（）A．重物质量的称量不准会造成较大的误差B．重物质量选用得大些，有利于减小误差C．重物质量选用得小些，有利于减小误差D．纸带下落和打点不能同步会造成较大误差4．在《验证机械能守恒定律》的实验中，下面叙述正确的是（）A．应用天平称出重物的质量B．应当选用点迹清晰，第一、二两点距离约2mm的纸带进行测量C．操作时应先放纸带，后接通电源D．打点计时器应接在电压为4～6V的直流电源上5．在《验证机械能守恒定律》的实验中，用重锤自由下落的过程验证机械能守恒，下列说法正确的是（）A．实验时，应先接通打点计时器，等打点稳定后再释放纸带B．必须用天平称量所用重锤的质量C．为了方便，应在打下的纸带上每5个点取一个计数点进行测量和计算D．本实验的系统误差，总是使重力势能的减少量大于动能的增加量6．在《验证机械能守恒定律》的实验中，要验证重锤下落时重力势能的减少等于它动能的增加，以下步骤仅是实验中的一部分，在这些步骤中多余．．的有（）．．的或错误A．用天平称出重锤的质量，用秒表测出重锤下落的时间B．把电火花计时器固定到铁架台上，并用导线把它和低压交流电源连接起来C．把纸带的一端固定到重锤上，另一端穿过电火花计时器的限位孔，用手提着纸带，手靠近电火花计时器的限位孔D．先接通电源，后释放纸带7．在《验证机械能守恒定律》的实验中，下列哪一个量的测量值对结果的影响最大（）A．重物下落的高度hB．计时器打点的时间间隔TC．纸带上计数点的速度vD．纸带上计数点间的距离8．在《验证机械能守恒定律》的实验中，发现重物减少的重力势能总是大于增加的动能，造成这种现象的原因是（）A．选用的重物质量过大B．选用的重物质量较小C．空气对重物的阻力和打点计时器对纸带的阻力D．实验数据测量不准确第Ⅱ卷（非选择题，共52分）二、填空、实验题：本大题共5小题，每小题5分，共25分。