物理（教科版必修2）練習(xí)第4章學(xué)生實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律

學(xué)生實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律1．在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，下列物理量中需要用工具直接測量的和通過計(jì)算得到的有()A．重錘的質(zhì)量 B．重力加速度C．重錘下落的高度 D．與重錘下落高度對應(yīng)的重錘瞬時(shí)速度解析：重錘下落的高度可以從紙帶上直接測量，重錘瞬時(shí)速度可以用平均速度公式vn＝eq\f(hn＋1－h(huán)n－1,2T)求解，重錘的質(zhì)量和重力加速度不需要測量和計(jì)算．答案：CD2．在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，由于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔不在同一豎直線上，使紙帶通過時(shí)受到較大阻力，則以下關(guān)系正確的是()A．mgh＞eq\f(1,2)mv2 B．mgh＜eq\f(1,2)mv2C．mgh＝eq\f(1,2)mv2 D．以上都有可能解析：紙帶受到較大阻力，重物克服阻力做功．設(shè)為W，根據(jù)動能定理有mgh－W＝eq\f(1,2)mv2，所以mgh＞eq\f(1,2)mv2．答案：A3．在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，有下列A至F六個(gè)步驟：A．將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器豎直固定在鐵架臺上B．接通電源，再松開紙帶，讓重錘自由下落C．取下紙帶，更換紙帶(或?qū)⒓垘Х瓊€(gè)面)，重新做實(shí)驗(yàn)D．讓重錘固定在紙帶的一端，讓紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，用手提著紙帶的另一端E．選擇一條紙帶，用刻度尺測出重錘下落的高度h1、h2、h3……h(huán)n，算出對應(yīng)的瞬時(shí)速度vnF．分別算出eq\f(1,2)mveq\o\al(2,n)和mghn，比較在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)是否相等(1)以上實(shí)驗(yàn)步驟按合理順序排列應(yīng)該是________．(2)某同學(xué)在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，獲得了數(shù)條紙帶，下列做法正確的是______．A．必須挑選第一、二兩點(diǎn)間的距離接近2B．在紙帶上可以選取點(diǎn)跡清晰的、方便測量的某點(diǎn)作計(jì)數(shù)點(diǎn)的始點(diǎn)C．用刻度尺量出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到第一點(diǎn)之間的距離，得到重錘下落的相應(yīng)高度h1、h2……h(huán)nD．用公式vn＝eq\f(hn＋1－h(huán)n－1,2T)計(jì)算出各計(jì)數(shù)點(diǎn)對應(yīng)的重錘的瞬時(shí)速度解析：(1)實(shí)驗(yàn)步驟的合理順序?yàn)锳DBCEF．(2)若從打第一個(gè)點(diǎn)開始測量，則必須選第1、2兩點(diǎn)間距接近2mm的紙帶；若從某個(gè)清晰的點(diǎn)開始測量，也可以驗(yàn)證機(jī)械能守恒，但應(yīng)該用eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)＝mgΔh的形式，故選項(xiàng)A錯誤，選項(xiàng)B正確；由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法可知選項(xiàng)C、D正確．答案：(1)ADBCEF(2)BCD4．在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz，取當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝9．8m/s2，測得所用的重物的質(zhì)量為1．00kg．實(shí)驗(yàn)中得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，把第一個(gè)點(diǎn)記作O，另選連續(xù)的4個(gè)點(diǎn)A、B、C、D作為測量的點(diǎn)．經(jīng)測量知道A、B、C、D各點(diǎn)到O的距離分別為62．99cm、70．18cm、77．76cm、85．73cm．根據(jù)以上數(shù)據(jù)，解析：先判定D點(diǎn)的可靠性，即判定xBC－xAB是否等于xCD－xBC．如相等(或在誤差范圍內(nèi))，D點(diǎn)就可靠，就可利用vc＝eq\f(xBD,2T)求出C點(diǎn)速度，Ekc＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,c)．則ΔEp＝mgh，h是O到C的距離．故ΔEp＝mgh＝1．00×9．80×0．7776J≈7．62J由于vc＝eq\f(xBD,2T)＝eq\f(0.8573－0.7018,2×0.02)m/s≈3．888m/s所以ΔEk＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,c)＝eq\f(1,2)×1．00×3．8882J≈7．56J．答案：7．627．565．某同學(xué)利用重物自由下落來“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示．(1)請指出實(shí)驗(yàn)裝置中存在的明顯錯誤：______________________________．(2)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，為保證重物下落時(shí)初速度為零，應(yīng)________(選填“A”或“B”)．A．先接通電源，再釋放紙帶B．先釋放紙帶，再接通電源(3)根據(jù)打出的紙帶，選取紙帶上連續(xù)打出的1、2、3、4四個(gè)點(diǎn)如圖乙所示．已測出點(diǎn)1、2、3、4到打出的第一個(gè)點(diǎn)O的距離分別為h1、h2、h3、h4，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為T．若代入所測數(shù)據(jù)能滿足表達(dá)式gh3＝________，則可驗(yàn)證重物下落過程機(jī)械能守恒(用題目中已測出的物理量表示)．解析：(1)從圖甲中的實(shí)驗(yàn)裝置中發(fā)現(xiàn)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在了直流電源上，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作電源是低壓交流電源．因此，明顯的錯誤是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器不能接在直流電源上．(2)為了使紙帶上打下的第1個(gè)點(diǎn)是速度為零的初始點(diǎn)，應(yīng)該先接通電源，讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作后，再釋放紙帶．若先釋放紙帶，再接通電源，當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)時(shí)，紙帶已經(jīng)下落，打下的第1個(gè)點(diǎn)的速度不為零．因此，為保證重物下落的初速度為零，應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶．(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，只要驗(yàn)證ghn＝eq\f(1,2)veq\o\al(2,n)即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．因此需求解v3．根據(jù)勻變速直線運(yùn)動規(guī)律關(guān)系式可得，v3＝eq\f(h4－h(huán)2,2T)，則有eq\f(1,2)veq\o\al(2,3)＝eq\f(h4－h(huán)22,8T2)，故只要在