人教版高中物理必修二验证机械能守恒定律

2．利用图示装置进行验证机械能守恒定律的实验时，需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h.某班同学利用实验得到的纸带，设计了以下四种测量方案：

a．用刻度尺测出物体下落的高度h，并测出下落时间t，通过v＝gt计算出瞬时速度v.

b．用刻度尺测出物体下落的高度h，并通过v＝2gh计算出瞬时速度v.

c．根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两

点间的平均速度，测算出瞬时速度v，并通过h＝v2

2g

计算出高度h.

d．用刻度尺测出物体下落的高度h，根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v.

以上方案中只有一种正确，正确的是__________．(填入相应的字母)

解析：重物下落过程中，由于纸带与打点计时器的阻碍作用，其加速度要小于重力加速度g，故不可用a、b、c方案中的公式来求解．

3．某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律．频闪仪每隔0.05

s 闪光一次，图中所标数据为实际距离，该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表(当地重力加速度取9.8 m/s 2，小球质量m ＝0.2 kg ，计算结果保留三位有效数字)：

时刻 t 2 t 3 t 4 t 5 速度( m/s)

4.99

4.48

3.98

(1)由频闪照片上的数据计算t 5时刻小球的速度v 5＝__________ m/s ； (2)从t 2到t 5时间内，重力势能增量ΔE p ＝__________ J ，动能减少量ΔE k ＝__________ J ；

(3)在误差允许的范围内，若ΔE p 与ΔE k 近似相等，从而验证了机械能守恒定律．由上述计算得ΔE p __________ΔE k (选填“>”、“<”或“＝”)，造成这种结果的主要原因是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________.

解析：(1)t 5时刻小球的速度v 5＝16.14＋18.66

2×0.05×10－2 m/s ＝3.48 m/s ；(2)从t 2

到t 5时间内，重力势能增量ΔE p ＝mgh 25＝0.2×9.8×(23.68＋21.16＋18.66)×10－2

J＝1.24 J，动能减少量ΔE k＝1

2

m v2－

1

2

m v25＝1.28 J；(3)ΔE p<ΔE k，造成这种结果的

主要原因是存在空气阻力．

答案：(1)3.48 (2)1.24；1.28 (3)<；存在空气阻力

4.如图所示，两个质量各为m1和m2的小物块A和B，分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端，已知m1＞m2.现要利用此装置验证机械能守恒定律．

(1)若选定物块A从静止开始下落的过程进行测量，则需要测量的物理量有___ _______．(在横线上填入选项前的编号)

①物块的质量m1、m2

②物块A下落的距离及下落这段距离所用的时间

③物块B上升的距离及上升这段距离所用的时间

④绳子的长度

(2)为提高实验结果的准确程度，某小组同学对此实验提出以下建议：

①绳的质量要轻

②在“轻质绳”的前提下，绳子越长越好

③尽量保证物块只沿竖直方向运动，不要摇晃

④两个物块的质量之差要尽可能小

以上建议中确实对提高准确程度有作用的是______．(在横线上填入选项前的编号)

(3)写出一条上面没有提到的对提高实验结果准确程度有益的建议：________ _________ _______________________________________________________.

解析：(1)通过连接在一起的A、B两物体验证机械能守恒定律，即验证系统的势能变化与动能变化是否相等，A、B连接在一起，A下降的距离一定等于B上

升的距离；A、B的速度大小总是相等的，故②、③只测其中之一即可，不需要测量绳子的长度．

(2)如果绳子质量不能忽略，则A、B组成的系统势能将有一部分转化为绳子的动能，从而为验证机械能守恒定律带来误差；若物块摇摆，则两物块的速度有差别，为计算系统的动能带来误差；两物块质量相差较小时，摩擦等阻力做功占两物块的机械能的比例增大，误差增大，故无需减小两物块的质量差．答案：(1)①②或①③(2)①③

(3)例如：“对同一高度进行多次测量取平均值”；“选取受力后相对伸长尽量小的绳”；等等

5．如图所示，是用落体法“验证机械能守恒定律”的实验装置，请回答下列问题：

(1)从下列器材中选出实验所必需的，其编号为__________．

A．打点计时器(含纸带)； B.重锤；

C．天平； D.毫米刻度尺；

E.秒表．

(2)实验中产生系统误差的主要原因是纸带通过打点计时器的摩擦阻力，使重锤获得的动能往往__________它所减小的重力势能(填“大于”、“小于”或“等于”)．

(3)如果以v2/2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出v2/2－h图线是一条通过坐标原点的倾斜直线，该直线的斜率是__________．

解析：(1)验证机械能守恒定律时，只需验证1

2

v2与gh近似相等，故无需测量

重锤质量，用打点计时器可以测量重锤下落高度即下落的时间，故无需秒表，故正确的为A、B、D.

(2)由于重锤下落过程中有部分重力势能转化为克服摩擦力做功而产生的热，故重锤获得的动能稍小于减小的重力势能．

(3)由1

2

v2＝gh可知，以

1

2

v2为纵轴，h为横轴，所绘图线的斜率为重力加速度

g.

答案：(1)ABD (2)小于(3)重力加速度

6.

如图所示是“用DIS实验系统研究机械能守恒定律”的实验装置，完成下列有关问题：

(1)本实验中，采用的传感器是________(填写传感器名)．

(2)本实验中，先选取零势能面再进行实验，则零势能面位置的选取对验证摆锤动能与重力势能之和为常数________影响(选填“有”或“无”)．

(3)每次都准确从同一位置静止释放摆锤，改变传感器安装的高度，以同一零势能面测得四个不同位置的重力势能和动能的数据.

动能(10－2J)重力势能(10－2J)机械能(10－2J)

0.007.507.50

2.46 5.007.46

4.91 2.507.41

7.340.007.34