高中物理人教版 (2019)必修 第二册第八章 机械能守恒定律5 实验：验证机械能守恒定律课后作业题

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1．用落体法验证机械能守恒定律，打出如图甲所示的一条纸带．已知打点计时器频率为50 Hz.
(1)根据纸带所给数据，得出打下C点时重物的速度为______ m/s(结果保留三位有效数字).
(2)某同学选用两个形状相同，质量不同的重物a和b进行实验，测得几组数据，画出 eq \f(v2,2)－h图像，并求出图线的斜率k，如图乙所示，由图像可知a的质量m1______(填“大于”或“小于”)b的质量m2.
(3)通过分析发现造成k2值偏小的原因是实验中存在各种阻力，已知实验所用重物的质量m2＝0.052 kg，当地重力加速度g取9.78 m/s2，求出重物所受的平均阻力f＝________ N.(结果保留两位有效数字)
【答案】(1)2.25 (2)大于 (3)0.031
【解析】(1)C点的瞬时速度等于BD段的平均速度，则有vC＝ eq \f(xBD,2T)＝
eq \f((31.23－22.24)×10-2,2×0.02) m/s＝2.25 m/s.
(2)根据动能定理，得(mg－f)h＝ eq \f(1,2)mv2，则有 eq \f(v2,2)＝ eq \f(mg－f,m)h，知图线的斜率为k＝ eq \f(mg－f,m)＝g－ eq \f(f,m)，b的斜率小，知b的质量小，所以a的质量m1大于b的质量m2.
(3)根据动能定理知(m2g－f)h＝ eq \f(1,2)m2v2，则有 eq \f(v2,2)＝ eq \f(m2g－f,m2)h，可知k2＝ eq \f(m2g－f,m2)＝9.18，代入数据，解得f≈0.031 N．
2．(2023年珠海质检)如图甲所示为“用打点计时器验证机械能守恒定律”的实验装置．
(1)为了尽量减小实验误差，应使用密度较__________(填“大”或“小”)的重物．
(2)某次实验得到的一条纸带如图乙所示．在纸带上选取计数点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC，相邻两个计数点之间还有1个点未画出．重锤质量为m，重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T，从打下O点到打下B点的过程中，重锤重力势能的减少量ΔEp＝__________；若已测得B点速度为v，则动能的增加量ΔEk＝__________(可用v表示).
(3)由于打点计时器两限位孔不在同一竖直线上，使纸带通过时受到的阻力较大，这样会导致实验结果的动能增加量__________(填“”)重力势能减少量．
【答案】(1)大 (2)mghB eq \f(1,2)mv2 (3)