高考物理复习特训考点五机械能守恒定律第45练实验：验证机械能守恒定律含解析

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第45练　实验：验证机械能守恒定律　（时间　15分钟）思维方法1．要明确“谁”在“哪个过程”中机械能守恒，列出守恒方程，明确要测量的物理量．2．实验时尽量减小各种阻力的影响，以满足机械能守恒的条件． 1．[2022·北京一模]利用图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验．(1)已知打点计时器所用电源的频率为f，重物的质量为m，当地的重力加速度为g.实验中得到一条点迹清晰的纸带如图乙所示，把打下的第一个点记作O，在纸带上测量四个连续的点A、B、C、D到O点的距离分别为hA、hB、hC、hD.则重物由O点运动到C点的过程中，计算重力势能减少量的表达式为ΔEp＝________，计算动能增加量的表达式为ΔEk＝________．(2)由实验数据得到的结果往往是重力势能的减少量________动能的增加量(填“大于”“等于”或“小于”)；主要原因是________________________．(3)小红利用公式v＝计算重物的速度v′C，由此计算重物增加的动能ΔE′k＝mvC′2，然后计算此过程中重物减小的重力势能ΔEp，则结果应当是ΔEp______ΔE′k(选填“>”“＝”或“<”).2．某实验小组利用如图甲所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒．已知当地的重力加速度为g.(1)实验前需要调整气垫导轨底座使之水平，判断气垫导轨已调节水平的方法是________________________________________________．(2)如图乙所示，用游标卡尺测得遮光条的宽度d＝________cm；实验时将滑块从图示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间为Δt＝2.0×10－3 s，则滑块经过光电门时的瞬时速度为v＝________．(3)本实验除了上述器材外还需要________(填器材名称)，测得钩码和滑块的质量分别为m1、m2，读出刻度尺的读数，释放时遮光条位置读数x1，光电门位置读数x2(x1>x2)，比较________和________的大小(用测量的物理量和已知量符号表示)，如在实验误差允许的范围内相等，就可验证系统的机械能守恒．(4)滑块从不同位置由静止释放，得到多组数据，画出v2与(x1－x2)的关系图像为过原点的一条直线，该直线斜率的表达式为________．    第45练　实验：验证机械能守恒定律1．答案：（1）mghC　　（2）大于　重物和纸带克服阻力做功，有一部分重力势能转化成了内能　（3）<解析：（1）重物由O点运动到C点的过程中，重力势能减少量为ΔEp＝mghC，在匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于平均速度，则有vC＝＝f，所以动能增加量为ΔEk＝mv＝.（2）结果往往是重物重力势能的减少量大于其动能的增加量，主要原因是重物与纸带克服空气阻力与摩擦力做功，有一部分重力势能转化为内能．（3）若利用公式v＝计算重物的速度v′C，则认为重物就是做自由落体运动，实际重物受阻力作用，实际加速度小于自由落体加速度，则重物增加的动能一定大于此过程中重物减少的重力势能．2．答案：（1）接通气源，将滑块静置于气垫导轨上，不放钩码时，若滑块保持静止，或轻推滑块，滑块能做匀速直线运动，则说明导轨是水平的　（2）0.52　2.6 m/s　（3）天平　m1g（x1－x2）　　（4）解析：（1）接通气源，将滑块静置于气垫导轨上，不放钩码时，若滑块保持静止，或轻推滑块，滑块能做匀速直线运动，则说明导轨是水平的．（2）由题图乙可知，d＝0.5 cm＋2×0.1 mm＝0.52 cm，滑块经过光电门时的瞬时速度v＝＝2.6 m/s.（3）本实验除了上述器材外还需天平，系统重力势能的减小量ΔEp＝m1g（x1－x2），系统动能的增加量ΔEk＝（m1＋m2）v2＝，比较m1g（x1－x2）和的大小，就可验证系统的机械能是否守恒．（4）由ΔEp＝ΔEk得，m1g（x1－x2）＝（m1＋m2）v2，有v2＝·（x1－x2），斜率的表达式为k＝.