Ⅳ－1 教材為本-教材基礎(chǔ)實驗系統(tǒng)歸納

教材為本——教材基礎(chǔ)實驗系統(tǒng)歸納Ⅳ－1｜注重“科學探究”·主攻實驗大題·創(chuàng)新考查“不足懼”0102目錄實驗(一)驗證機械能守恒定律實驗(二)驗證動量守恒定律01實驗(一)

驗證機械能守恒定律[例1]如圖甲所示，將打點計時器固定在鐵架臺上，用重物帶動紙帶從靜止開始自由下落，利用此裝置做“驗證機械能守恒定律”實驗。(1)已準備的器材有打點計時器(帶導線)、低壓交流電源、紙帶、復寫紙、鐵架臺和帶夾子的重物，此外還必需的器材是________。A．刻度尺B．秒表C．天平(2)為驗證機械能是否守恒，需要比較重物下落過程中任意兩點間的______。A．速度變化量與高度變化量B．重力做功與重力勢能變化量C．動能變化量與重力勢能變化量D．合外力做的功與動能變化量(3)下列關(guān)于該實驗的一些說法正確的是________。A．做實驗時，要先釋放重物，再接通電源B．實驗中的誤差主要是由于存在空氣阻力和摩擦阻力引起的C．若某同學通過描繪v2－h(huán)圖像研究機械能是否守恒，合理的圖像應該是過原點的一條直線，并且該直線的斜率應約為gD．可以用v＝gt來計算重物下落的速度(4)安裝好實驗裝置，從打出的紙帶中選出符合要求的紙帶，如圖乙所示。在紙帶上選取三個連續(xù)打出的點A、B、C，測得它們到起始點O的距離分別為hA、hB、hC。設重物質(zhì)量為m，當?shù)刂亓铀俣葹間，打點計時器打點周期為T。為了驗證此實驗過程中機械能是否守恒，應滿足下面的哪個等式________(用題中所給字母表示)。A．8ghBT2＝(hC－h(huán)A)2 B．4ghBT2＝(hC－h(huán)A)2C．2ghBT2＝(hC－h(huán)A)2

D．都不正確(2)要驗證機械能是否守恒，需要比較重物下落過程中任意兩點間的動能變化量與重力勢能變化量，如果在誤差允許的范圍內(nèi)兩者相等，就驗證了機械能守恒定律。故選C。(3)在驗證機械能守恒定律的實驗中，要先接通電源，再釋放重物，實驗中重力勢能的減小量會稍大于動能的增加量，其誤差原因主要是由于存在空氣阻力和摩擦阻力引起的，故A錯誤，B正確；重物下落的速度需要用平均速度法求解，與某點相鄰的兩點間的距離除以兩點間對應的時間，來求該點的瞬時速度，而不能用勻變速直線運動公式v＝gt求解，故D錯誤。即滿足8ghBT2＝(hC－h(huán)A)2就驗證了機械能守恒定律，故A正確。[答案]

(1)A

(2)C

(3)B

(4)A[例2]如圖甲所示是用“落體法”驗證機械能守恒定律的實驗裝置(g取9.80m/s2)。(1)選出一條清晰的紙帶如圖乙所示，其中O點為打點計時器打下的第一個點，A、B、C為三個計數(shù)點，打點計時器通以頻率為50Hz的交變電流。用分度值為1mm的刻度尺測得OA＝12.41cm，OB＝18.90cm，OC＝27.06cm，在計數(shù)點A和B、B和C之間還各有一個點，重錘的質(zhì)量為1.00kg。根據(jù)以上數(shù)據(jù)算出：當打點計時器打下B點時重錘的重力勢能比開始下落時減少了________J；此時重錘的速度vB＝________m/s，此時重錘的動能比開始下落時增加了________J。(結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)[答案]

(1)1.85

1.83

1.67

(2)B先釋放了紙帶，再接通了打點計時器的電源02實驗(二)

驗證動量守恒定律[例3]

(2023·浙江名校模擬)某同學用氣墊導軌驗證動量守恒定律，實驗裝置如圖甲所示。a、b兩滑塊用細線連接，a、b兩滑塊間放置有一壓縮的輕彈簧，a、b兩滑塊上分別裝有相同的擋光片，a、b兩滑塊的質(zhì)量(包括擋光片)分別為m1、m2。(1)實驗前用游標卡尺測出擋光片的寬度d，示數(shù)如圖乙所示，則d＝__________mm；(2)接通氣源，調(diào)節(jié)氣墊導軌下面的螺釘，當滑塊放在氣墊導軌上任一處均能處于________，則氣墊導軌調(diào)節(jié)水平。將a、b兩滑塊按如圖甲所示放置，剪斷細線，a、b兩滑塊通過光電門1、2時的擋光時間分別為t1、t2，當表達式____________成立，則可驗證a、b兩滑塊作用過程中動量守恒。實驗表明，彈簧開始被壓縮時具有的彈性勢能大小為________________。(用已知和測量的物理量符號表示)[解析]

(1)游標卡尺的主尺讀數(shù)為10mm，游標尺讀數(shù)為10×0.05mm＝0.50mm所以最終讀數(shù)為10mm＋0.50mm＝10.50mm。[例4]

某同學用圖甲所示的裝置驗證動量守恒定律。在長木板的右端利用小木塊微調(diào)木板的傾斜程度，以平衡摩擦力，使小車能在木板上做勻速直線運動。小車A前端貼有橡皮泥，后端連接通過打點計時器的紙帶，接通打點計時器電源后，讓小車A以某速度做勻速直線運動，與置于木板上靜止的小車B相碰并粘在一起，繼續(xù)做勻速直線運動，得到的紙帶如圖乙所示。已知打點計時器的電源頻率為50Hz，小車A(包括橡皮泥)的質(zhì)量為0.4kg，小車B的質(zhì)量為0.2kg。回答下列問題：(1)計算小車A碰撞前的速度大小應選________段，計算兩小車碰撞后的速度大小應選________段。(均選填“AB”“BC”“CD”或“DE”)(2)碰前兩小車的總動量大小為________kg·m·s－1，碰后兩小車的總動量大小為______kg·m·s－1。(計算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)(2)碰前兩小車的總動量大小p1＝m1v1＝0.4×1.424kg·m·s－1≈0.570kg·m·s－1，碰后兩小車的總動量大小p2＝(m1＋m2)