第5章---实验六 知能·演练·提升

知能·演练·提升
1．下列关于“验证机械能守恒定律”实验的实验误差的说法中，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．重物质量选用得较小些，有利于减小误差
D．纸带下落和打点不同步会造成较大误差
2．在用图5－6－4所示的实验装置来验证机械能守恒定律时，某同学的以下说法中正确的是()
图5－6－4
A．必须用秒表测出重物下落的时间
B．实验操作时，注意手提着纸带使重物靠近打点计时器，先接通打点计时器电源，然后松开纸带
C．如果打点计时器不竖直，重物下落时，其重力势能有一部分消耗在纸带摩擦上，就会造成重力势能的变化小于动能的变化
D．验证时，可以不测量重物的质量或重力
3．(2010·广州模拟)“验证机械能守恒定律”的实验可以采用如图5－6－5甲或乙所示的方案来进行．甲方案为用自由落体实验验证机械能守恒定律，乙方案为用斜面小车实验验证机械能守恒定律．
图5－6－5
(1)比较这两种方案，________(填“甲”或“乙”)方案好一些，理由是_____________________________________________________．
(2)图5－6－5丙所示是该实验中得到的一条纸带，测得每两个计数点间的距离如图所示，已知每两个计数点之间的时间间隔T＝0.1 s．物体运动的加速度a＝________；该纸带是采用________(填“甲”或“乙”)实验方案得到的．简要写出判断依据_______________________________________．
4．(2010·淄博模拟)某同学在应用打点计时器做验证机械能守恒定律的实验中，获取一根纸带如图5－6－6，但测量发现0、1两点距离远大于2 mm，且0、1和1、2间有点漏打或没有显示出来，而其他点都是清晰完整的．现在该同学用刻度尺分别量出2、3、4、5、6、7六个点到0点的长度h2、h3、h4、h5、h6、h7，再分别计算得到3、4、5、6四个点的速度v3、v4、v5、v6和速度的平方v23、v24、v25、v26，已知打点计时器打点周期为T.
图5－6－6
(1)该同学求6号点速度的计算式是v6＝________.
图5－6－7
(2)然后该同学将计算得到的四组(h i，v2i)数据描绘在v2－h坐标系中，并以这四个点作出如图5－6－7所示的直线，请你回答：
他是如何根据图象判断重锤下落过程中机械能守恒的？_______________________________________________________.
5．(2010·天津模拟)DIS实验是利用现代信息技术进行的实验．学生实验“用DIS研究机械能守恒定律”的装置如图5－6－8(a)所示，某组同学在一次实验中，选择DIS以图象方式显示实验的结果，所显示的图象如图(b)所示．图象的横轴表示小球距D点的高度h，纵轴表示摆球的重力势能E p、动能E k或机械能E.试回答下列问题：
图5－6－8
(1)图(b)的图象中，表示小球的重力势能E p、动能E k、机械能E随小球距D点的高度h变化关系的图线分别是____________________________________ (按顺序填写相应图线所对应的文字)．
(2)图(a)所示的实验装置中，小球起到________的作用，传感器K的名称是________．
(3)根据图(b)所示的实验图象，可以得出的结论是____________________________________．
6．(2010·汕头模拟)某研究性学习小组用如图5－6－9(a)所示装置验证机械能守恒定律．让一个摆球由静止开始从A位置摆到B位置，若不考虑空气阻力，
小球的机械能应该守恒，即1
2m v
2＝mgh.直接测量摆球到达B点的速度v比较困
难．现让小球在B点处脱离悬线做平抛运动，利用平抛的特性来间接地测出v.
如图5－6－9(a)中，悬点正下方P点处放有水平放置炽热的电热丝，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断，小球由于惯性向前飞出做平抛运动．在地面上放上白纸，上面覆盖着复写纸，当小球落在复写纸上时，会在下面白纸上留下痕迹．用重锤线确定出A、B点的投影点N、M.重复实验10次(小球每一次都从同一点由静止释放)，球的落点痕迹如图5－6－9(b)所示，图中米尺水平放置，零刻度线与M点对齐．用米尺量出AN的高度h1、BM的高度h2，算出A、B两点的竖直距离，再量出M、C之间的距离x，即可验证机械能守恒定律．已知重力加速度为g，小球的质量为m.
图5－6－9
(1)根据图(b)可以确定小球平抛时的水平射程为________ cm.
(2)用题中所给字母表示出小球平抛时的初速度v0＝________.
(3)用测出的物理量表示出小球从A到B过程中，重力势能的减少量ΔE p＝________，动能的增加量ΔE k＝________.
答案及解析
1、【解析】从需要验证的关系式gh n＝v2n
2看，与质量无关，A错误．当重物质
量大一些时，空气阻力可以忽略，B正确，C错误．纸带先下落而后打点，可选用纸带上某两点，求出其动能变化和重力势能变化，则可验证机械能守恒，与打
点是否同步无关，故D 错误．
【答案】 B
2、【解析】 因为实验中使用打点计时器，不需要测时间，A 错误；打点计时器不竖直，重物下落时，其重力势能有一部分消耗在纸带摩擦上，造成重力势能的减少量大于动能的增加量，C 错误；实验时，为节约纸带，便于测量，应使重物靠近打点计时器，应先通电后放手，B 正确；因为动能和势能表达式中都含有质量，可以消去，故不需测质量，D 正确．
【答案】 BD
3、【解析】 (1)机械能守恒的前提是只有重力做功，实际操作的方案中应该使摩擦力越小越好．故甲方案好一些．
(2)a ＝x DE －x BC ＋x CD －x AB 4T 2≈4.8 m/s 2 因a 远小于g ，故为斜面上小车下滑的加速度．所以该纸带采用图乙所示的实验方案．
【答案】 (1)甲 因为这个方案摩擦阻力小，误差小，操作方便，所用实验器材少
(2)4.8 m/s 3(4.7 m/s 2～4.9 m/s 2) 乙 因为物体运动的加速度比重力加速度小得多
4、【解析】 (1)由平均速度公式可知，v 6＝h 7－h 52T .
(2)设0点对应速度为v 0，若机械能守恒，
则有mgh ＝12m v 2－12m v 20，得出：
v 2＝v 20＋2gh ，对应图线v 2－h 可知，若重锤下落过程中机械能守恒，其v 2－h 图线的斜率应为2g .
【答案】 (1)h 7－h 52T (2)根据图线算出斜率，在误差范围内判断是否等于
2g
5、【解析】 (1)小球在下摆过程中，重力势能减少，动能增加，而机械能不变，故丙表示重力势能E p ，乙表示动能E k ，甲表示机械能E .
(2)图(a)所示的装置中，小球起到挡光片的作用，而传感器K 的名称是光电
传感器．
(3)由图线(b)所示的图象可以看出，小球在动能和重力势能相互转化过程中，机械能是守恒的．
【答案】 (1)丙、乙、甲
(2)挡光片(或遮光片、遮光板) 光电门传感器(或光电门、光电传感器)
(3)在误差允许的范围内，在只有重力做功的情况下，小球的机械能守恒 6、【解析】 (1)将记录点用较小的圆圈起来，读出圆心处的位置为65.0(64.0～65.5)．
(2)根据自由落体下落的距离可求出小球运动的时间为t ＝ 2h 2g ，
小球平抛的初速度为v 0＝x t ＝x g
2h 2. (3)小球从A 下降到B 的距离为(h 1－h 2)，重力势能的减少量ΔE p ＝mg (h 1－h 2)，
根据第(2)问求得的速度得动能的增加量为ΔE k ＝12m v 20＝12
m (x g 2h 2)2＝mgx 24h 2. 【答案】 (1)65.0(64.0～65.5) (2)x g 2h 2
(3)mg (h 1－h 2) mgx 2
4h 2
章末提升预。