江蘇專版2024-2025學(xué)年新教材高中物理第八章機械能守恒定律5實驗：驗證機械能守恒定律分層作業(yè)新人教版必修第二冊

5試驗：驗證機械能守恒定律分層作業(yè)一、試驗原理與操作1.[2024江蘇徐州學(xué)業(yè)考試]用圖示器材做“驗證機械能守恒定律”的試驗。在即將釋放重物前，下列示意圖中更合適的是()A. B.C. D.2.[2024江蘇鹽城高一期中]某試驗小組用打點計時器驗證機械能守恒定律，試驗裝置如圖甲所示。（1）除圖示器材外，下列器材中，必需的一組是。（選填選項前字母）A.直流電源及導(dǎo)線、刻度尺 B.直流電源及導(dǎo)線、天平及砝碼C.溝通電源及導(dǎo)線、天平及砝碼 D.溝通電源及導(dǎo)線、刻度尺（2）試驗中在紙帶上打出一系列的點，如圖乙所示，點為紙帶打出的第一個點。已知重物的質(zhì)量為，打點計時器的打點頻率為，取重力加速度大小，紙帶上所標(biāo)數(shù)據(jù)單位為，則從打點到打點的過程中，重物的重力勢能削減量，動能增加量。（結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）（3）通過多次試驗，某同學(xué)發(fā)覺重力勢能的減小量總是（選填“大于”“小于”或“等于”）動能增量，這是由于造成的。（4）關(guān)于試驗誤差，下列說法正確的是。（選填選項前字母）A.重錘質(zhì)量的稱量不準(zhǔn)會造成較大誤差B.重錘質(zhì)量選用得大些，有利于減小誤差C.重錘質(zhì)量選用得較小些，有利于減小誤差D.先釋放重物，后接通電源會造成較大誤差二、數(shù)據(jù)處理與分析3.[2024連云港期末調(diào)研]某同學(xué)用圖甲所示裝置驗證機械能守恒定律。（1）下列四個供試驗選用的重物，最合適的為。A.質(zhì)量為的木球 B.質(zhì)量為的重錘C.質(zhì)量為的塑料球 D.質(zhì)量為的蠟塊（2）下列做法正確的有。A.安裝電火花計時器時限位孔在豎直平面內(nèi)即可B.電火花計時器接到學(xué)生電源“溝通輸出”上C.試驗時先接通打點計時器的電源，再用手提著紙帶下落D.數(shù)據(jù)處理時應(yīng)選擇紙帶上距離較遠(yuǎn)的兩點作為初、末位置（3）該同學(xué)選用重物進行試驗,所用溝通電源的頻率為，得到如圖乙所示的紙帶。選取紙帶上打出的連續(xù)五個點、、、、,測出、、點距起始點的距離分別為,,,取,選取、兩點為初、末位置驗證機械能守恒定律。重物削減的重力勢能是,打下點時重物的動能是。（結(jié)果均保留3位有效數(shù)字）（4）數(shù)據(jù)處理時，依據(jù)紙帶算出打下各點時重物的速度,量出下落距離,畫出以為縱坐標(biāo)、為橫坐標(biāo)的圖像。若在誤差允許范圍內(nèi)，圖像為過原點且（選填“斜率略大于9.8”或“斜率略小于9.8”）的直線，則驗證了重物下落過程中機械能守恒。4.[2024江蘇昆山模擬預(yù)料]為了驗證物體沿光滑斜面下滑的過程中機械能守恒，某學(xué)習(xí)小組用如圖甲所示的氣墊導(dǎo)軌裝置（包括導(dǎo)軌、氣源、光電門、滑塊、遮光條、數(shù)字毫秒計）進行試驗。此外可運用的試驗器材還有：天平、游標(biāo)卡尺、刻度尺。（1）某同學(xué)設(shè)計了如下的試驗步驟，其中不必要的步驟是；①在導(dǎo)軌上選擇兩個適當(dāng)?shù)奈恢?、安裝光電門Ⅰ、Ⅱ，并連接數(shù)字毫秒計；②用天平測量滑塊和遮光條的總質(zhì)量；③用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度；④通過導(dǎo)軌上的標(biāo)尺測出、之間的距離；⑤調(diào)整好氣墊導(dǎo)軌的傾斜狀態(tài)；⑥將滑塊從光電門Ⅰ左側(cè)某處由靜止起先釋放，從數(shù)字毫秒計讀出滑塊通過光電門Ⅰ、Ⅱ的時間、；⑦用刻度尺分別測量、點到水平桌面的高度、；⑧變更氣墊導(dǎo)軌傾斜程度，重復(fù)步驟⑤⑥⑦，完成多次測量。（2）用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度時,游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖乙所示,則；某次試驗中，測得，則滑塊通過光電門Ⅰ的瞬時速度（保留3位有效數(shù)字）；（3）在誤差允許范圍內(nèi)，若（用上述必要的試驗步驟干脆測量的物理量符號表示，已知重力加速度為），則認(rèn)為滑塊下滑過程中機械能守恒；（4）寫出兩點產(chǎn)生誤差的主要緣由：。三、試驗改進與創(chuàng)新5.[2024江蘇徐州練習(xí)]某同學(xué)用如圖甲所示的試驗裝置驗證機械能守恒定律。試驗操作步驟如下①用天平測出小車的質(zhì)量、砂桶（含砂）的質(zhì)量；②按圖甲連接好試驗裝置，并使彈簧測力計豎直，小車緊靠打點計時器；③接通電源，釋放小車，打出紙帶；④取下砂桶和紙帶；⑤重復(fù)以上試驗多次。依據(jù)上述試驗操作過程，回答下列問題。（1）下列關(guān)于該試驗的說法正確的是。A.本試驗的探討對象是小車B.試驗中不須要記錄彈簧測力計的示數(shù)C.試驗中必需保證遠(yuǎn)小于D.將木板左端墊高，補償系統(tǒng)受到的摩擦阻力后，系統(tǒng)的機械能就守恒了（2）當(dāng)、時得到了圖乙所示的一條紙帶，0是打下的第一個點，每相鄰兩計數(shù)點間還有4個點（圖中未標(biāo)出），所用電源的頻率為,重力加速度取。系統(tǒng)在打點的過程中，打點5時小車的速度大小,系統(tǒng)動能的增加量,系統(tǒng)重力勢能的削減量。（均保留三位有效數(shù)字）（3）由以上數(shù)據(jù)可知，系統(tǒng)動能的增加量（選填“大于”“等于”或“小于”）系統(tǒng)重力勢能的削減量，造成這種結(jié)果的主要緣由是；（4）提出一項試驗改進方法，以便減小系統(tǒng)誤差。5試驗：驗證機械能守恒定律分層作業(yè)一、試驗原理與操作1.D2.（1）D[解析]圖示試驗中，必需溝通電源供打點計時器工作，還需刻度尺測量紙帶上各點間的距離，故選。（2）0.237;0.233[解析]從點到點，重物的重力勢能削減量，打點時的速度，則。（3）大于;存在空氣阻力和摩擦阻力[解析]由于存在空氣阻力和摩擦阻力，物體重力勢能的削減量總是大于動能的增加量。（4）BD[解析]該試驗中，驗證機械能守恒定律的表達(dá)式為，可知若重錘質(zhì)量的稱量不準(zhǔn)，不會造成較大誤差，選項錯誤；重錘質(zhì)量應(yīng)選用得大些，這樣可減小因摩擦阻力和空氣阻力帶來的誤差，選項正確，錯誤；先釋放重物，后接通電源，則在打點時的速度不為零，會給試驗帶來較大誤差，選項正確。二、數(shù)據(jù)處理與分析3.（1）B[解析]試驗中為了減小空氣阻力的影響，應(yīng)選擇質(zhì)量大、密度大、體積小的重物，正確,錯誤。故選。（2）D[解析]安裝電火花計時器時限位孔在豎直平面內(nèi)，并使兩限位孔處于同一豎直線上，錯誤；電火花計時器應(yīng)接到溝通電源上,錯誤；試驗時先接通打點計時器的電源,再松開手,讓紙帶自由下落,錯誤；數(shù)據(jù)處理時應(yīng)選擇紙帶上距離較遠(yuǎn)的兩點作為初、末位置，以減小測量的誤差，正確。（3）0.847;0.829[解析]選取、兩點為初、末位置驗證機械能守恒定律，重物削減的重力勢能為；依據(jù)勻變速直線運動中中間時刻的瞬時速度等于這段時間的平均速度,可知打下點時重物的速度為,打下點時重物的動能為。（4）斜率略小于9.8[解析]重物在下落時，不行避開會受到肯定的空氣阻力和摩擦阻力，使得重物下落的實際加速度小于重力加速度,依據(jù)運動學(xué)公式可知,可得,可知圖像的斜率表示重物的實際加速度，當(dāng)斜率略小于9.8時，實際加速度略小于重力加速度，說明空氣阻力和摩擦阻力的影響很小，在誤差允許范圍內(nèi)，重物下落過程中可認(rèn)為機械能守恒。4.（1）②④[解析]滑塊沿光滑斜面下滑的過程機械能守恒，須要通過光電門測量滑塊運動的速度，滑塊下滑過程中機械能守恒，削減的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，整理化簡得，所以測量滑塊和遮光條的總質(zhì)量不必要，②滿意題目要求，測量、之間的距離不必要，④滿意題目要求。故選②④。（2）5.00;0.431[解析]游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為，滑塊通過光電門的速度。（3）[解析]依據(jù)（1）問可知，在誤差允許的范圍內(nèi)，滿意該等式可認(rèn)滑塊下滑過程中機械能守恒。（4）滑塊在下滑過程中受到空氣阻力作用，產(chǎn)生誤差；遮光條寬度不夠窄，測量速度不精確，產(chǎn)生誤差[解析]滑塊在下滑過程中受到空氣阻力作用，產(chǎn)生誤差；遮光條寬度不夠窄，測量速度不精確，產(chǎn)生誤差。三、試驗改進與創(chuàng)新5.（1）B[解析]本試驗的探討對象是小車以及砂桶（含砂）組成的系統(tǒng)，錯誤；設(shè)砂桶下降的高度為,速度為,則小車移動的距離為,速度為,則試驗要驗證的關(guān)系是,則試驗中不須要記錄彈簧測力計的示數(shù)，正確；該試驗中不須要必需保證遠(yuǎn)小于,由于摩擦無法避開,故也不須要木板左端墊高平衡摩擦力,、錯誤。（2）1.00;0.275;0.243[解析]每相鄰兩計數(shù)點間還有4個點未標(biāo)出，則相鄰計數(shù)點間的時間間隔，打點5