2022年高中物理 第7章 機(jī)械能守恒定律 9 實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律課時(shí)作業(yè) 新人教版必修2

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1、2022年高中物理 第7章 機(jī)械能守恒定律 9 實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律課時(shí)作業(yè) 新人教版必修2 1．下列關(guān)于“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)誤差的說(shuō)法，正確的是(　　) A．重物質(zhì)量的稱量不準(zhǔn)會(huì)造成較大誤差 B．重物質(zhì)量選用得大些，有利于減小誤差 C．重物質(zhì)量選用得較小些，有利于減小誤差 D．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器選用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器比電火花計(jì)時(shí)器誤差要小 【解析】　為減小實(shí)驗(yàn)誤差，重物應(yīng)選質(zhì)量大些的，且重物質(zhì)量不需稱量，A、C錯(cuò)，B正確；電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的振針與紙帶間有摩擦，電火花計(jì)時(shí)器對(duì)紙帶的阻力較小，故選用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器誤差大些，D錯(cuò)誤． 【答案】　B 2．(多選)用如圖7-9-5所示

2、的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，在下面所列舉的該實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟中，你認(rèn)為沒(méi)有必要進(jìn)行的或者錯(cuò)誤的步驟是(　　) 圖7-9-5 A．按照?qǐng)D示的裝置安裝器件 B．將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到學(xué)生電源的交流輸出端上 C．用天平測(cè)量出重物的質(zhì)量 D．先放手讓紙帶和重物下落，再接通電源開關(guān) E．在打出的紙帶上，依據(jù)打點(diǎn)的先后順序選取A、B、C、D四個(gè)合適的相鄰點(diǎn)，通過(guò)測(cè)量計(jì)算得出B、C兩點(diǎn)的速度為vB、vC，并測(cè)出B、C兩點(diǎn)間的距離為h F．在誤差允許范圍內(nèi)，看減少的重力勢(shì)能mgh是否等于增加的動(dòng)能mv－mv，從而驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 【解析】　步驟C不必要，因?yàn)楦鶕?jù)測(cè)量原理，重物的動(dòng)能和勢(shì)能表達(dá)式

3、中都包含了質(zhì)量m，可以約去，所以不必測(cè)量重物的質(zhì)量；步驟D錯(cuò)，應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作穩(wěn)定后再釋放紙帶． 【答案】　CD 3．(xx·重慶高考)我國(guó)艦載飛機(jī)在“遼寧艦”上成功著艦后，某課外活動(dòng)小組對(duì)艦載飛機(jī)利用阻攔索著艦的力學(xué)問(wèn)題很感興趣．他們找來(lái)了木板、鋼球、鐵釘、橡皮條以及墨水，制作了如圖7-9-6所示的裝置，準(zhǔn)備定量研究鋼球在橡皮條阻攔下前進(jìn)的距離與被阻攔前速率的關(guān)系．要達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，需直接測(cè)量的物理量是鋼球由靜止釋放時(shí)的________和在橡皮條阻攔下前進(jìn)的距離，還必須增加的一種實(shí)驗(yàn)器材是________．忽略鋼球所受的摩擦力和空氣阻力，重力加速度已知，根據(jù)________定

4、律，可得到鋼球被阻攔前的速率． 圖7-9-6 【解析】　根據(jù)機(jī)械能守恒定律可知mgh＝mv2，v＝，要研究v與前進(jìn)的距離的關(guān)系，需要直接測(cè)出鋼球距水平木板的高度h，要測(cè)距離及高度，必須增加實(shí)驗(yàn)器材刻度尺． 【答案】　高度(距水平木板的高度)　刻度尺　機(jī)械能守恒 4．圖7-9-7中甲、乙兩圖都是用來(lái)“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的裝置示意圖，已知該打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)頻率為50 Hz. 甲　　　　　　　　乙　　　　　　　　丙 圖7-9-7 (1)甲、乙兩圖相比較，________圖所示的裝置較好，簡(jiǎn)單說(shuō)明原因：____. (2)丙圖是采用較好的裝置并按正確的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)打出的一條

5、紙帶，其中O點(diǎn)為打出的第一個(gè)點(diǎn)，標(biāo)為1，后面依次打下的一系列點(diǎn)跡分別標(biāo)為2、3、4、5、….經(jīng)測(cè)量，第1、2兩點(diǎn)間的距離小于1 mm.對(duì)此小張和小李兩位同學(xué)展開了討論．小張同學(xué)認(rèn)為：由自由落體運(yùn)動(dòng)可知，紙帶若由靜止開始下落，則1、2兩點(diǎn)間的距離應(yīng)接近2 mm，這樣的紙帶不能用來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理；小李同學(xué)認(rèn)為：紙帶上1、2兩點(diǎn)間的距離沒(méi)有接近2 mm是因?yàn)榇虻谝粋€(gè)點(diǎn)時(shí)紙帶速度不為0，所以不要從第一點(diǎn)就開始計(jì)算，我們必須從后面的計(jì)數(shù)點(diǎn)中取點(diǎn)算出速度與高度來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律． 兩人的觀點(diǎn)是否正確？________.紙帶上1、2兩點(diǎn)間的距離遠(yuǎn)小于2 mm的主要原因是________． (3)如

6、果以為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出-h圖線是________，該圖線的斜率是________． 【解析】　做本實(shí)驗(yàn)時(shí)沒(méi)有必要刻意選擇第1、2點(diǎn)間距離接近2 mm的紙帶．如果1、2點(diǎn)間的距離小于2 mm，意味著打第1個(gè)點(diǎn)時(shí)紙帶未同步開始下落，而是有些滯后．若重物自由下落，應(yīng)有mv2＝mgh，即v2＝g·h，由數(shù)學(xué)知識(shí)可知，和h成正比，繪出－h(huán)圖線將是正比例函數(shù)圖象，圖線的斜率k＝g. 【答案】　(1)甲　因?yàn)橛脢A子固定紙帶，可以避免乙圖中用手握住紙帶的弊端，一方面，由于手的抖動(dòng)會(huì)造成紙帶上的第一個(gè)點(diǎn)跡被拖長(zhǎng)或位置不確定；另一方面，用夾子固定紙帶，便于將紙帶調(diào)整為豎直方向，以避免紙帶與打

7、點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔之間產(chǎn)生過(guò)大的摩擦(兩方面答出其一就算對(duì))　(2)兩人的觀點(diǎn)都不正確　打第1個(gè)點(diǎn)時(shí)紙帶未同步開始下落，而是有些滯后　(3)正比例函數(shù)圖象(或“過(guò)原點(diǎn)的一條傾斜直線”)　重力加速度g 5．某同學(xué)利用豎直上拋小球的頻閃照片驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．頻閃儀每隔0.05 s閃光一次，圖7-9-8中所標(biāo)數(shù)據(jù)為實(shí)際距離，該同學(xué)通過(guò)計(jì)算得到不同時(shí)刻的速度如下表(當(dāng)?shù)刂亓铀俣热?.8 m/s2，小球質(zhì)量m＝0.2 kg，結(jié)果保留三位有效數(shù)字)： 圖7-9-8 時(shí)刻 t2 t3 t4 t5 速度/ (m/s) 5.59 5.08 4.58 (1)由頻閃

8、照片上的數(shù)據(jù)計(jì)算t5時(shí)刻小球的速度v5＝________ m/s. (2)從t2 到t5時(shí)間內(nèi)，重力勢(shì)能增加量ΔEp＝________J，動(dòng)能減少量ΔEk＝________J. (3)在誤差允許的范圍內(nèi)，若ΔEp與ΔEk近似相等，從而驗(yàn)證了機(jī)械能守恒守律．由上述計(jì)算得ΔEp________ΔEk(選填“>”“<”或“＝”)，造成這種結(jié)果的主要原因是______________________________________________________. 【解析】　(1)v5＝cm/s＝408 cm/s＝4.08 m/s. (2)由題給條件知： h25＝(26.68＋24.16＋2

9、1.66)cm＝72.5 cm＝0.725 m. ΔEp＝mgh25＝0.2×9.8×0.725 J＝1.42 J ΔEk＝mv－mv＝×0.2×(5.592－4.082) J＝1.46 J. (3)由(2)中知ΔEp<ΔEk，因?yàn)榇嬖诳諝庾枇Φ仍颍瑢?dǎo)致重力勢(shì)能的增加量小于動(dòng)能的減少量． 【答案】　(1)4.08　(2)1.42　1.46　(3)<　原因見(jiàn)解析 6．某同學(xué)做驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)時(shí)，不慎將一條挑選出的紙帶一部分損壞，損壞的是前端部分．剩下的一段紙帶上各相鄰點(diǎn)間的距離已測(cè)出標(biāo)在圖7-9-9中，單位是 cm.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作頻率為50 Hz，重力加速度g取9.8 m/s

10、2. 圖7-9-9 (1)重物在2點(diǎn)的速度v2＝______，在5點(diǎn)的速度v5＝______，此過(guò)程中動(dòng)能增加量ΔEk＝______，重力勢(shì)能減少量ΔEp＝______.由以上可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論：__________________________________________________________________. (2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)判斷下列圖象正確的是(其中ΔEk表示物體動(dòng)能的變化量，Δh表示物體下落的高度)(　　) 【解析】　(1)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，可以求出重物在2點(diǎn)的速度v2＝m/s＝1.50 m/s和重物在5點(diǎn)的速度v5＝ m/s＝2.075 m/s，所以動(dòng)能增加量為Δ Ek＝v－v＝1.03m J，從打2點(diǎn)到打5點(diǎn)重力勢(shì)能減少量為ΔEp＝mgh25＝m×9.8×(3.2＋3.6＋4.0)×10－2J＝1.06m J，由以上可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論為：在誤差允許的范圍內(nèi)，機(jī)械能守恒． (2)物體機(jī)械能守恒，應(yīng)有物體減少的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為增加的動(dòng)能，即ΔEk＝mgΔh，可見(jiàn)物體增加的動(dòng)能與下落的距離成正比，選項(xiàng)C正確． 【答案】　(1)1.50 m/s　2.075 m/s　1.03m J　1.06m J　在誤差允許的范圍內(nèi)，機(jī)械能守恒 (2)C