人教版 (新课标)必修26.实验：探究功与速度变化的关系练习题

这是一份人教版 (新课标)必修26.实验：探究功与速度变化的关系练习题，共7页。试卷主要包含了实验目的与实验器材，实验原理，数据处理等内容，欢迎下载使用。






1．实验目的与实验器材


(1)实验的目的是：研究物体自由下落过程中____________的变化，从而验证


________________定律．


(2)实验所需要的器材有：铁架台、铁夹、打点计时器、夹子、复写纸、刻度尺、__________、


________、______、______等．


2．实验原理


在只有________做功的自由落体运动中，物体的________和________互相转化，但总的


机械能守恒．即动能的________等于重力势能的____________．


(1)若以重物下落时的起点为基准，物体下落高度h时的速度为v，在误差允许的范围内，


如计算出eq \f(1,2)mv2＝mgh，机械能守恒定律即被验证．


(2)若以重物下落过程中的某一点A为基准，设重物的质量为m，测出物体对应于A点


的速度vA，再测出物体由A点下落Δh后经过B点的速度vB，则在误差允许范围内，由


计算得出eq \f(1,2)mveq \\al(2,B)－eq \f(1,2)mveq \\al(2,A)＝mgΔh，机械能守恒定律即被验证．


(3)测定第n点的瞬时速度的方法是：测出第n点前后两段相邻相等时间间隔T内下落的


距离sn、sn＋1，由公式vn＝eq \f(sn＋1＋sn,2T)求出．


3．数据处理


(1)利用公式vn＝eq \f(hn＋1－hn－1,2T)，计算出点1、点2、点3、…的瞬时速度v1、v2、v3、….


(2)要验证的是eq \f(1,2)mv2＝__________或eq \f(1,2)mveq \\al(2,2)－eq \f(1,2)mveq \\al(2,1)＝________，只需验证eq \f(1,2)v2＝gh或eq \f(1,2)veq \\al(2,2)－eq \f(1,2)


veq \\al(2,1)＝gΔh，因此__________测量重物的质量m.


验证：通过计算，看在误差允许的范围之内eq \f(1,2)veq \\al(2,n)与ghn是否相等或eq \f(1,2)veq \\al(2,m)－eq \f(1,2)veq \\al(2,n)与ghmn是否相


等．





【概念规律练】


知识点一 实验器材的选择和实验的操作


1．用自由落体法验证机械能守恒定律的实验中，下列物理量中需要测量的有( )


A．重物的质量


B．重力的加速度


C．重物下落的高度


D．与重物下落高度对应的重物的瞬时速度


2．在验证机械能守恒定律的实验中：


(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(包括纸带) B．重物


C．天平 D．毫米刻度尺


E．秒表 F．运动小车


(2)打点计时器的安装放置要求为__________；开始打点计时的时候，应先_______，然


后再________________________________．


(3)选择下列正确的实验步骤，并按次序排列为________．


A．用天平测出重锤的质量


B．把打点计时器竖直地夹稳在铁架台上


C．接通电源，松开纸带


D．松开纸带，接通电源


E．用停表记下重锤下落的时间


F．取下纸带，重复上述实验3次


G．将纸带固定在重锤上，让纸带穿过打点计时器并用手提住，使重锤靠近打点计时器


H．选取理想纸带，对几个方便的点测量并计算，看mgh和eq \f(1,2)mv2是否相等


知识点二 实验的原理


3．在某次验证机械能守恒定律的实验中，由于打点计时器两限位孔不在同一条竖直线上，


使纸带通过时受到了较大的阻力，则结果( )


A．mgh>eq \f(1,2)mv2 B．mgh”或“ΔEk，这是因为重物下落的过程中除了受到空气阻力的作用外，还受到纸带和限位孔间摩擦阻力的作用．


5．C [根据机械能守恒定律有：mgh＝eq \f(1,2)mv2，v2＝2gh，所以v2与h成正比例关系，函数图象是一条过原点的直线，C正确．]


点评 图象法的应用必须与函数关系式相结合使用，才能充分明确图象与函数之间的关系及图象的形状．


6．(1)1.911m (2)1.89m (3)见解析


解析 (1)重力势能的减少量为


ΔEp减＝mghOB＝m×9.8×0.195＝1.911m


(2)重物下落到B点时的速度


vB＝eq \f(hAC,4T)＝eq \f(0.155 5,4×0.02) m/s≈1.944 m/s


所以重物从O点下落到B点动能的增加量为


ΔEk增＝eq \f(1,2)mveq \\al(2,B)＝eq \f(1,2)m×1.9442≈1.889m


(3)从(1)、(2)中计算的数据可得出在实验误差允许的范围内重物减少的重力势能等于其增加的动能，机械能守恒．产生误差的主要原因：重物在下落时要受到阻力作用(打点计时器对纸带的摩擦力、空气阻力)，克服阻力做功．


课后巩固练


1．AE [在“验证机械能守恒定律”的实验中，需验证重力势能减少量mgh和动能增加量eq \f(1,2)mv2之间的大小关系．若机械能守恒，则有mgh＝eq \f(1,2)mv2，两边都有质量，可约去，即验证gh＝eq \f(1,2)v2成立即可，无需用停表测量时间，因此E选项也多余，其余选项都需要，故应选A、E.]


2．B [为减小实验误差，重物应选质量大些的，且重物质量不需称量，A、C错，B正确；电磁打点计时器的振针与纸带间有摩擦，电火花计时器对纸带的阻力较小，故选用电磁打点计时器误差大些，D错误．]


3．(1)C (2)>


解析 (1)本实验需要验证mgh与eq \f(1,2)mv2的关系，所以不需要测量重物质量m，C正确．


(2)重物在下落过程中克服阻力做功，使减小的重力势能不能完全转化为动能，所以mgh>eq \f(1,2)mv2.


4．CD


5．(1)AD (2)见解析


解析 (1)需要米尺来测量两点之间的距离，电磁打点计时器需用交流电源，故选A、D.


(2)①纸带与电磁打点计时器之间存在摩擦阻力；②测量两点之间距离时的读数有误差；③计算势能变化时，选取的两点距离过近；④交变电流频率不稳定．(选取两个原因即可)


6．D [在验证机械能守恒定律的实验中，物体下落的高度是用刻度尺测出；瞬时速度的测量则是采用匀变速直线运动的规律，根据纸带上某点的瞬时速度等于该点前后相邻两点间的平均速度进行计算得出的，故只有D方案符合要求．]


7．(1)BCD (2)0.98 0.49 0.48


解析 (1)步骤B错，应该接到电源的交流输出端；步骤C不必要，因为根据测量原理，重物的动能和势能表达式中都包含了质量m，可以约去，所以不必测量重物的质量；步骤D错，应先接通电源，待打点计时器工作稳定后再释放纸带．


(2)vB＝eq \x\t(v)AC＝eq \f(hAC,2T)


＝eq \f(7.06－3.14,2×0.02)×10－2 m/s＝0.98 m/s


从点O到点B，重力势能的减少量


ΔEp＝mghOB＝1×9.8×5.01×10－2 J≈0.49 J


此过程物体动能的增量


ΔEk＝eq \f(1,2)mveq \\al(2,B)＝eq \f(1,2)×1×0.982 J≈0.48 J.


8．见解析


解析 本题主要考查学生对验证机械能守恒定律实验原理的理解．甲同学选择从O到C段验证机械能守恒，计算C点的速度用veq \\al(2,C)＝2ghOC，犯了用机械能守恒定律去验证机械能守恒的错误．计算vC可以选择vC＝eq \f(hOD－hOB,2T).


乙同学选择了从B到C段验证机械能守恒，由于B、C较近可造成误差偏大，可选择BD段相对较为合适．