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新教材2023_2024学年高中物理第1章功和机械能实验验证机械能守恒定律课件鲁科版必修第二册
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第1章实验:验证机械能守恒定律1.掌握利用落体法验证机械能守恒定律的原理和方法。(物理观念)2.能在他人的帮助下设计实验方案、获取数据;能分析数据、验证机械能守恒定律。(科学探究)基础落实·必备知识全过关重难探究·能力素养全提升目录索引 学以致用·随堂检测全达标基础落实·必备知识全过关一、实验目的1.验证机械能守恒。2.进一步熟悉打点计时器的使用。二、实验器材铁架台(带铁夹)、打点计时器、交流电源(学生电源)、纸带、重物、天平、砝码、刻度尺。三、实验原理1.让带有纸带的重物自由下落,利用打点计时器记录重物下落过程中的运动情况,如图甲、乙所示。选取纸带上的某点(如点2)作为 的起点,量出纸带上其他点(如点3、4、5)相对该点的距离作为 。用 称出重物的质量,算出重物经过这些点的重力势能Ep=mgh。再计算重物经过这些点(如点3、4)的瞬时速度,算出动能。通过比较重物经过这些点(如点3、4)的机械能,得出实验结论。 高度 高度 天平2.测定第n点的瞬时速度的方法:测出第n点的相邻的前、后两段相等时间T内下落的距离,由平均速度公式算出。第3、4点的速度分别为四、实验步骤1.使用天平称出重物质量。2.纸带一端吊重物,另一端穿过打点计时器。手提纸带,使重物 打点计时器并静止。接通 ,松开纸带,让重物自由落下。 3.取下纸带,并选其中一个点作为 ,设打该点时重物的重力势能为0,计算打该点时重物的动能,它就是重物下落过程中的动能与重力势能的总和。 4.分别计算纸带上其他各点对应的重物的重力势能和动能之和。注意:本实验中重物的质量不一定要测出。靠近电源参考点易错辨析 判一判(1)为了减小阻力的影响,验证机械能守恒定律实验所用重物只要选择质量较大的物体即可。( )(2)在验证机械能守恒定律的实验中,求重物在某点的速度可以根据× 提示 应选择密度较大且质量较大的重物。 × (3)验证机械能守恒定律实验时,应先打开打点计时器电源,待打点稳定后再释放重物。( )(4)若验证机械能守恒定律实验中不测量重物的质量,则不能验证机械能守恒定律。( )× √ 合格考试 练一练(多选)在利用落体法验证机械能守恒定律实验中,下列哪些器材为必需的( )A.打点计时器(包括纸带)B.重物C.天平D.毫米刻度尺E.停表F.运动小车ABD 重难探究·能力素养全提升探究一 实验数据分析的方法小明同学做验证机械能守恒定律实验得到的纸带如图所示。他测出了起始点O到各个点的高度h,计算出打各点的速度v。(1)如何验证机械能守恒定律?(2)图像法是验证物理规律的重要方法之一。实验中各点的速度与其到起始点的高度相关,能否通过速度与高度的关系图像来验证?为了便于分析,图像的横、纵坐标应表示什么物理量?为了验证机械能守恒定律,应做哪些分析?要点提示 (1)比较任意两点的机械能是否相等。(2)v-h图像为曲线,不便于分析。实验中应画 图像,在误差范围内,若图像为过原点的直线,且斜率k=g,则机械能守恒定律得到验证。利用实验数据验证机械能守恒定律的方法(1)方法一:利用起始点和第n点(2)方法二:利用非起始点A点和B点 (3)方法三:图像法 典例1 (1)用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律,在下面所列举的该实验的几个操作步骤中,你认为没有必要进行的或者错误的步骤是 (填字母代号)。 A.按照图示的装置安装器件B.将打点计时器接到学生电源的直流输出端上C.用天平测量出重物的质量D.先放手让纸带和重物下落,再接通电源开关BCD E.在打出的纸带上,依据打点的先后顺序选取A、B、C、D四个合适的相邻点,通过测量计算得出B、C两点的速度为vB、vC,并测出B、C两点间的距离为h(2)实验中,打点周期为0.02 s,自由下落的重物质量为1 kg,打出一条理想的纸带,数据如图所示(单位是cm,g取9.8 m/s2),O、A之间有多个点没画出,打点计时器打下点B时,物体的速度vB= m/s,从起点O到打下B点的过程中,重力势能的减少量ΔEp= J,此过程中物体动能的增量ΔEk= J。(答案保留两位有效数字) 0.980.490.48解析 (1)步骤B错误,应该接到电源的交流输出端;步骤C不必要,因为根据实验原理,重物的动能和势能表达式中都包含了质量m,可以约去,所以不一定要测量重物的质量;步骤D错误,应先接通电源,待打点计时器工作稳定后再释放纸带。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加量探究二 实验误差分析与注意事项某实验小组在做验证机械能守恒定律的实验。(1)有同学根据自由落体运动的位移公式h= gt2计算出纸带上第1、2两点间的距离应该接近2 mm,所以选择纸带时一定选择满足这一条件的纸带。(2)有同学计算出某两点的重力势能减小量大于其动能的增加量,这是不可能的。对(1)(2)中的观点,谈谈你的看法。要点提示 (1)实验中打点计时器的振针打点与释放纸带不同步,会造成第1、2点间的距离小于2 mm,取不包括始点的任意两点,根据减小的重力势能与增加的动能是否相等也可以验证机械能守恒定律的正确性。所以选择纸带不一定要满足这一条件。(2)实验中由于存在阻力,所以某两点的重力势能减小量大于动能的增加量是可能的。1.误差分析(1)在进行长度测量时,测量及读数不准造成误差。(2)重物下落要克服阻力做功,从而导致重物的动能变化量略小于对应的重力势能的变化量。(3)由于交变电流的周期不稳定,造成打点时间间隔变化而产生误差。2.注意事项(1)打点计时器安装要稳固,并使两限位孔的中线在同一竖直线上,以减小摩擦阻力。(2)应选用质量和密度较大的重物,增大重力可使阻力的影响相对减小,增大密度可以减小体积,可使空气阻力的影响相对减小。(3)实验时,应先接通电源,让打点计时器正常工作后再松开纸带让重物下落。(4)重物下落过程的始点和终点应适当远些。(5)本实验中的两种验证方法均不一定需要测重物的质量m。典例2 在利用落体法验证机械能守恒定律的实验中,有位同学按以下步骤进行实验操作:A.用天平称出重锤和夹子的质量B.固定好打点计时器,将连着重锤的纸带穿过限位孔,用手提住,且让手尽量靠近打点计时器C.松开纸带,接通电源,开始打点,并如此重复多次,以得到几条打点的纸带D.取下纸带,挑选点迹清晰的纸带,记下起始点O,在距离O点较近处选择几个连续计数点(或计时点),并计算出各点的速度值E.测出各计数点到O点的距离,即得到重锤下落的高度在以上步骤中,不必要的步骤是 。 有错误或不妥的步骤是 。(填写代表字母) 更正情况:① ; ② ; ③ ; ④ 。 A BCDFB中手应抓住纸带末端,让重物尽量靠近打点计时器 C中应先接通电源,再松开纸带 D中应选取离O点较远的点 解析 A步骤可有可无,不称量重物的质量也可验证机械能守恒定律;B步骤中应让重物尽量靠近打点计时器,而不是手靠近;C步骤中应先接通电源,后释放纸带;D步骤中应选取离O点较远的点,这样测量时距离较大,测量的相探究三 其他验证机械能守恒定律的方案实验设计原理:(1)创设物体或物体系统机械能守恒(或只有重力做功)的情境。(2)测量物体的速度(打点计时器、光电门等)、质量和位置高度,计算不同状态的机械能是否相等。典例3 利用气垫导轨验证机械能守恒定律,实验装置示意图如图所示。 (1)实验步骤:①将气垫导轨放在水平桌面上,桌面高度不低于1 m,将导轨调至水平。②用游标卡尺测出挡光条的宽度l=9.30 mm。③由导轨标尺读出两光电门中心间的距离s= cm。 ④将滑块移至光电门1左侧某处,待砝码静止时,释放滑块,要求砝码落地前挡光条已通过光电门2。⑤从数字计时器(图中未画出)上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间Δt1和Δt2。⑥用天平称出滑块和挡光条的总质量m1,再称出托盘和砝码的总质量m2。60.00 (2)用直接测量出的物理量的字母写出下列物理量的表达式。①滑块通过光电门1和光电门2时,瞬时速度分别为v1= 和v2= 。 ②当滑块通过光电门1和光电门2时,系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能分别为Ek1= 和Ek2= 。 ③在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中,系统重力势能的减少量ΔEp= (重力加速度为g)。 (3)如果ΔEp= ,则可认为验证了机械能守恒定律。 m2gs Ek2-Ek1 解析 (1)③距离s=80.30 cm-20.30 cm=60.00 cm。(2)①由于挡光条宽度很小,因此可以将挡光条通过光电门时的平均速度当成瞬时速度,挡光条的宽度l可用游标卡尺测量,挡光时间Δt可从数字计时器上读出,因此,滑块通过光电门1和光电门2时的瞬时速度分别为③在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中,系统重力势能的减少量ΔEp=m2gs。(3)如果在误差允许的范围内ΔEp=Ek2-Ek1,则可认为验证了机械能守恒定律。规律方法 本实验采用气垫导轨验证多物体系统的机械能守恒定律,计算滑块速度的方法、验证方法不变。学以致用·随堂检测全达标1234561.在利用落体法验证机械能守恒定律的实验中,以下说法正确的是( )A.实验中摩擦是不可避免的,因此纸带越短越好,因为纸带越短,克服摩擦力做的功就越小,误差就越小B.实验时应称出重锤的质量C.纸带上第1、2两点间距若不接近2 mm,则无论怎样处理实验数据,实验误差一定较大D.处理打完点的纸带时,可以直接利用打点计时器打出的实际点迹,而不必采用“计数点”的方法D 123456解析 在打纸带时,纸带太短了,不易打出符合实验要求的纸带,选项A错误;自由落体加速度较大,纸带上点迹距离较大,故可直接用实际点迹测量研究,选项D正确。1234562.用如图所示装置验证机械能守恒定律,由于打点计时器两限位孔不在同一竖直线上,使纸带通过时受到较大的阻力,这样实验造成的结果是( )A.重力势能的减少量明显大于动能的增加量B.重力势能的减少量明显小于动能的增加量C.重力势能的减少量等于动能的增加量D.以上几种情况都有可能A解析 由于重物下落时要克服阻力做功,重物减少的重力势能转化为重物的动能和系统的内能,故重力势能的减少量明显大于动能的增加量,A正确。134563.在利用落体法验证机械能守恒定律的实验中,某同学依据纸带求得相关各点的瞬时速度,以及与各瞬时速度相对应的从第一个点开始下落的距离h,以v2为纵轴,以h为横轴,建立坐标系,描点后画出变化图线,从而验证机械能守恒定律,若所有操作均正确,则得到的v2-h图像应是下图中的( )2C解析 由 =mgh得v2=2gh,所以v2∝h,所画v2-h图像是一条通过原点的直线,故选C。134564.验证机械能守恒定律的实验中,某同学利用图甲实验装置进行实验,正确完成操作后,得到一条点迹清晰的纸带,如图乙所示,其中O点为纸带起始点,两相邻计数点时间间隔为T。甲 乙 213456(1)关于上述实验,下列说法正确的是 。 A.重物最好选择密度较小的木块B.重物的质量可以不测量C.实验中应先接通电源,后释放纸带(2)若重物质量为m,重力加速度为g,利用纸带所测数据,计算出C点的速度vC= ,在误差允许范围内,根据 = 验证机械能守恒定律。(用字母表示) 2BCmgh 13456(3)在实验中,该同学发现小球重力势能的减少量总是略大于小球动能的增加量,分析原因可能是 。(只需说明一种即可) 2空气阻力影响或纸带和限位孔的摩擦力影响134562解析 (1)为了减少空气阻力给实验带来的影响,重物应选用质量大、体积小的,即重物最好选择密度较大的铁块,故A错误;实验过程,我们要验证重134562(3)在实验中,小球重力势能的减少量总是略大于小球动能的增加量,分析原因可能是受空气阻力的影响或纸带与限位孔之间的摩擦力影响。134565.现利用如图所示装置验证机械能守恒定律。图中AB是固定的光滑斜面,斜面的倾角为30°,1和2是固定在斜面上适当位置的两个光电门,与它们连接的光电计时器都没有画出。让滑块从斜面的顶端滑下,光电门1、2各自连接的光电计时器显示的挡光时间分别为5.00×10-2 s、2.00×10-2 s。已知滑块质量为2.00 kg,滑块沿斜面方向的长度为5.00 cm,光电门1和2之间的距离为0.54 m。(g取9.80 m/s2,取滑块经过光电门时的速度为其平均速度)(1)滑块经过光电门1时的速度v1= m/s,通过光电门2时的速度v2= m/s。 (2)滑块通过光电门1、2之间的动能增加量为 J,重力势能的减少量为 J。 21.002.505.255.29134562重力势能的减少量ΔEp=2.00×9.80×0.54×sin 30° J=5.29 J。134566.如图甲所示的实验装置可以用来验证机械能守恒定律。一根不可伸长的轻绳一端固定在O点,另一端系住质量为m的小球,O点到小球重心的距离为L,将绳子拉开一定的角度后(绳子与竖直方向的夹角为θ),将小球由静止释放。在最低点附近放置一组光电门,可测出小球通过时的挡光时间t(小球摆到最低点时球心正对光电门),再用游标卡尺测出小球的直径D,重力加速度为g。甲 213456(1)用游标卡尺测量小球的直径D时,示数如图乙所示,则小球的直径D为 mm; 乙 (2)若等式 (用D、L、t、g、θ表示)成立,说明小球在下摆过程中机械能守恒。 211.4134562解析 (1)游标卡尺的读数为D=11 mm+4×0.1 mm=11.4 mm。
第1章实验:验证机械能守恒定律1.掌握利用落体法验证机械能守恒定律的原理和方法。(物理观念)2.能在他人的帮助下设计实验方案、获取数据;能分析数据、验证机械能守恒定律。(科学探究)基础落实·必备知识全过关重难探究·能力素养全提升目录索引 学以致用·随堂检测全达标基础落实·必备知识全过关一、实验目的1.验证机械能守恒。2.进一步熟悉打点计时器的使用。二、实验器材铁架台(带铁夹)、打点计时器、交流电源(学生电源)、纸带、重物、天平、砝码、刻度尺。三、实验原理1.让带有纸带的重物自由下落,利用打点计时器记录重物下落过程中的运动情况,如图甲、乙所示。选取纸带上的某点(如点2)作为 的起点,量出纸带上其他点(如点3、4、5)相对该点的距离作为 。用 称出重物的质量,算出重物经过这些点的重力势能Ep=mgh。再计算重物经过这些点(如点3、4)的瞬时速度,算出动能。通过比较重物经过这些点(如点3、4)的机械能,得出实验结论。 高度 高度 天平2.测定第n点的瞬时速度的方法:测出第n点的相邻的前、后两段相等时间T内下落的距离,由平均速度公式算出。第3、4点的速度分别为四、实验步骤1.使用天平称出重物质量。2.纸带一端吊重物,另一端穿过打点计时器。手提纸带,使重物 打点计时器并静止。接通 ,松开纸带,让重物自由落下。 3.取下纸带,并选其中一个点作为 ,设打该点时重物的重力势能为0,计算打该点时重物的动能,它就是重物下落过程中的动能与重力势能的总和。 4.分别计算纸带上其他各点对应的重物的重力势能和动能之和。注意:本实验中重物的质量不一定要测出。靠近电源参考点易错辨析 判一判(1)为了减小阻力的影响,验证机械能守恒定律实验所用重物只要选择质量较大的物体即可。( )(2)在验证机械能守恒定律的实验中,求重物在某点的速度可以根据× 提示 应选择密度较大且质量较大的重物。 × (3)验证机械能守恒定律实验时,应先打开打点计时器电源,待打点稳定后再释放重物。( )(4)若验证机械能守恒定律实验中不测量重物的质量,则不能验证机械能守恒定律。( )× √ 合格考试 练一练(多选)在利用落体法验证机械能守恒定律实验中,下列哪些器材为必需的( )A.打点计时器(包括纸带)B.重物C.天平D.毫米刻度尺E.停表F.运动小车ABD 重难探究·能力素养全提升探究一 实验数据分析的方法小明同学做验证机械能守恒定律实验得到的纸带如图所示。他测出了起始点O到各个点的高度h,计算出打各点的速度v。(1)如何验证机械能守恒定律?(2)图像法是验证物理规律的重要方法之一。实验中各点的速度与其到起始点的高度相关,能否通过速度与高度的关系图像来验证?为了便于分析,图像的横、纵坐标应表示什么物理量?为了验证机械能守恒定律,应做哪些分析?要点提示 (1)比较任意两点的机械能是否相等。(2)v-h图像为曲线,不便于分析。实验中应画 图像,在误差范围内,若图像为过原点的直线,且斜率k=g,则机械能守恒定律得到验证。利用实验数据验证机械能守恒定律的方法(1)方法一:利用起始点和第n点(2)方法二:利用非起始点A点和B点 (3)方法三:图像法 典例1 (1)用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律,在下面所列举的该实验的几个操作步骤中,你认为没有必要进行的或者错误的步骤是 (填字母代号)。 A.按照图示的装置安装器件B.将打点计时器接到学生电源的直流输出端上C.用天平测量出重物的质量D.先放手让纸带和重物下落,再接通电源开关BCD E.在打出的纸带上,依据打点的先后顺序选取A、B、C、D四个合适的相邻点,通过测量计算得出B、C两点的速度为vB、vC,并测出B、C两点间的距离为h(2)实验中,打点周期为0.02 s,自由下落的重物质量为1 kg,打出一条理想的纸带,数据如图所示(单位是cm,g取9.8 m/s2),O、A之间有多个点没画出,打点计时器打下点B时,物体的速度vB= m/s,从起点O到打下B点的过程中,重力势能的减少量ΔEp= J,此过程中物体动能的增量ΔEk= J。(答案保留两位有效数字) 0.980.490.48解析 (1)步骤B错误,应该接到电源的交流输出端;步骤C不必要,因为根据实验原理,重物的动能和势能表达式中都包含了质量m,可以约去,所以不一定要测量重物的质量;步骤D错误,应先接通电源,待打点计时器工作稳定后再释放纸带。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加量探究二 实验误差分析与注意事项某实验小组在做验证机械能守恒定律的实验。(1)有同学根据自由落体运动的位移公式h= gt2计算出纸带上第1、2两点间的距离应该接近2 mm,所以选择纸带时一定选择满足这一条件的纸带。(2)有同学计算出某两点的重力势能减小量大于其动能的增加量,这是不可能的。对(1)(2)中的观点,谈谈你的看法。要点提示 (1)实验中打点计时器的振针打点与释放纸带不同步,会造成第1、2点间的距离小于2 mm,取不包括始点的任意两点,根据减小的重力势能与增加的动能是否相等也可以验证机械能守恒定律的正确性。所以选择纸带不一定要满足这一条件。(2)实验中由于存在阻力,所以某两点的重力势能减小量大于动能的增加量是可能的。1.误差分析(1)在进行长度测量时,测量及读数不准造成误差。(2)重物下落要克服阻力做功,从而导致重物的动能变化量略小于对应的重力势能的变化量。(3)由于交变电流的周期不稳定,造成打点时间间隔变化而产生误差。2.注意事项(1)打点计时器安装要稳固,并使两限位孔的中线在同一竖直线上,以减小摩擦阻力。(2)应选用质量和密度较大的重物,增大重力可使阻力的影响相对减小,增大密度可以减小体积,可使空气阻力的影响相对减小。(3)实验时,应先接通电源,让打点计时器正常工作后再松开纸带让重物下落。(4)重物下落过程的始点和终点应适当远些。(5)本实验中的两种验证方法均不一定需要测重物的质量m。典例2 在利用落体法验证机械能守恒定律的实验中,有位同学按以下步骤进行实验操作:A.用天平称出重锤和夹子的质量B.固定好打点计时器,将连着重锤的纸带穿过限位孔,用手提住,且让手尽量靠近打点计时器C.松开纸带,接通电源,开始打点,并如此重复多次,以得到几条打点的纸带D.取下纸带,挑选点迹清晰的纸带,记下起始点O,在距离O点较近处选择几个连续计数点(或计时点),并计算出各点的速度值E.测出各计数点到O点的距离,即得到重锤下落的高度在以上步骤中,不必要的步骤是 。 有错误或不妥的步骤是 。(填写代表字母) 更正情况:① ; ② ; ③ ; ④ 。 A BCDFB中手应抓住纸带末端,让重物尽量靠近打点计时器 C中应先接通电源,再松开纸带 D中应选取离O点较远的点 解析 A步骤可有可无,不称量重物的质量也可验证机械能守恒定律;B步骤中应让重物尽量靠近打点计时器,而不是手靠近;C步骤中应先接通电源,后释放纸带;D步骤中应选取离O点较远的点,这样测量时距离较大,测量的相探究三 其他验证机械能守恒定律的方案实验设计原理:(1)创设物体或物体系统机械能守恒(或只有重力做功)的情境。(2)测量物体的速度(打点计时器、光电门等)、质量和位置高度,计算不同状态的机械能是否相等。典例3 利用气垫导轨验证机械能守恒定律,实验装置示意图如图所示。 (1)实验步骤:①将气垫导轨放在水平桌面上,桌面高度不低于1 m,将导轨调至水平。②用游标卡尺测出挡光条的宽度l=9.30 mm。③由导轨标尺读出两光电门中心间的距离s= cm。 ④将滑块移至光电门1左侧某处,待砝码静止时,释放滑块,要求砝码落地前挡光条已通过光电门2。⑤从数字计时器(图中未画出)上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间Δt1和Δt2。⑥用天平称出滑块和挡光条的总质量m1,再称出托盘和砝码的总质量m2。60.00 (2)用直接测量出的物理量的字母写出下列物理量的表达式。①滑块通过光电门1和光电门2时,瞬时速度分别为v1= 和v2= 。 ②当滑块通过光电门1和光电门2时,系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能分别为Ek1= 和Ek2= 。 ③在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中,系统重力势能的减少量ΔEp= (重力加速度为g)。 (3)如果ΔEp= ,则可认为验证了机械能守恒定律。 m2gs Ek2-Ek1 解析 (1)③距离s=80.30 cm-20.30 cm=60.00 cm。(2)①由于挡光条宽度很小,因此可以将挡光条通过光电门时的平均速度当成瞬时速度,挡光条的宽度l可用游标卡尺测量,挡光时间Δt可从数字计时器上读出,因此,滑块通过光电门1和光电门2时的瞬时速度分别为③在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中,系统重力势能的减少量ΔEp=m2gs。(3)如果在误差允许的范围内ΔEp=Ek2-Ek1,则可认为验证了机械能守恒定律。规律方法 本实验采用气垫导轨验证多物体系统的机械能守恒定律,计算滑块速度的方法、验证方法不变。学以致用·随堂检测全达标1234561.在利用落体法验证机械能守恒定律的实验中,以下说法正确的是( )A.实验中摩擦是不可避免的,因此纸带越短越好,因为纸带越短,克服摩擦力做的功就越小,误差就越小B.实验时应称出重锤的质量C.纸带上第1、2两点间距若不接近2 mm,则无论怎样处理实验数据,实验误差一定较大D.处理打完点的纸带时,可以直接利用打点计时器打出的实际点迹,而不必采用“计数点”的方法D 123456解析 在打纸带时,纸带太短了,不易打出符合实验要求的纸带,选项A错误;自由落体加速度较大,纸带上点迹距离较大,故可直接用实际点迹测量研究,选项D正确。1234562.用如图所示装置验证机械能守恒定律,由于打点计时器两限位孔不在同一竖直线上,使纸带通过时受到较大的阻力,这样实验造成的结果是( )A.重力势能的减少量明显大于动能的增加量B.重力势能的减少量明显小于动能的增加量C.重力势能的减少量等于动能的增加量D.以上几种情况都有可能A解析 由于重物下落时要克服阻力做功,重物减少的重力势能转化为重物的动能和系统的内能,故重力势能的减少量明显大于动能的增加量,A正确。134563.在利用落体法验证机械能守恒定律的实验中,某同学依据纸带求得相关各点的瞬时速度,以及与各瞬时速度相对应的从第一个点开始下落的距离h,以v2为纵轴,以h为横轴,建立坐标系,描点后画出变化图线,从而验证机械能守恒定律,若所有操作均正确,则得到的v2-h图像应是下图中的( )2C解析 由 =mgh得v2=2gh,所以v2∝h,所画v2-h图像是一条通过原点的直线,故选C。134564.验证机械能守恒定律的实验中,某同学利用图甲实验装置进行实验,正确完成操作后,得到一条点迹清晰的纸带,如图乙所示,其中O点为纸带起始点,两相邻计数点时间间隔为T。甲 乙 213456(1)关于上述实验,下列说法正确的是 。 A.重物最好选择密度较小的木块B.重物的质量可以不测量C.实验中应先接通电源,后释放纸带(2)若重物质量为m,重力加速度为g,利用纸带所测数据,计算出C点的速度vC= ,在误差允许范围内,根据 = 验证机械能守恒定律。(用字母表示) 2BCmgh 13456(3)在实验中,该同学发现小球重力势能的减少量总是略大于小球动能的增加量,分析原因可能是 。(只需说明一种即可) 2空气阻力影响或纸带和限位孔的摩擦力影响134562解析 (1)为了减少空气阻力给实验带来的影响,重物应选用质量大、体积小的,即重物最好选择密度较大的铁块,故A错误;实验过程,我们要验证重134562(3)在实验中,小球重力势能的减少量总是略大于小球动能的增加量,分析原因可能是受空气阻力的影响或纸带与限位孔之间的摩擦力影响。134565.现利用如图所示装置验证机械能守恒定律。图中AB是固定的光滑斜面,斜面的倾角为30°,1和2是固定在斜面上适当位置的两个光电门,与它们连接的光电计时器都没有画出。让滑块从斜面的顶端滑下,光电门1、2各自连接的光电计时器显示的挡光时间分别为5.00×10-2 s、2.00×10-2 s。已知滑块质量为2.00 kg,滑块沿斜面方向的长度为5.00 cm,光电门1和2之间的距离为0.54 m。(g取9.80 m/s2,取滑块经过光电门时的速度为其平均速度)(1)滑块经过光电门1时的速度v1= m/s,通过光电门2时的速度v2= m/s。 (2)滑块通过光电门1、2之间的动能增加量为 J,重力势能的减少量为 J。 21.002.505.255.29134562重力势能的减少量ΔEp=2.00×9.80×0.54×sin 30° J=5.29 J。134566.如图甲所示的实验装置可以用来验证机械能守恒定律。一根不可伸长的轻绳一端固定在O点,另一端系住质量为m的小球,O点到小球重心的距离为L,将绳子拉开一定的角度后(绳子与竖直方向的夹角为θ),将小球由静止释放。在最低点附近放置一组光电门,可测出小球通过时的挡光时间t(小球摆到最低点时球心正对光电门),再用游标卡尺测出小球的直径D,重力加速度为g。甲 213456(1)用游标卡尺测量小球的直径D时,示数如图乙所示,则小球的直径D为 mm; 乙 (2)若等式 (用D、L、t、g、θ表示)成立,说明小球在下摆过程中机械能守恒。 211.4134562解析 (1)游标卡尺的读数为D=11 mm+4×0.1 mm=11.4 mm。
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