第五章第5单元二验证机械能守恒定律 知能演练场 下列关于“验证机械能守恒定律”实验的实验误差的说法中,正确的是 A.重物质量的称量不准会造成较大误差 B.重物质量选用得大些,有利于减小误差 C.重物质量选用得较小些,有利于减小误差 D.纸带下落和打点不同步会造成较大误差 解析:从需要验证的关系式gh=看,与质量无关,A错误.当重物质量大一些时, 空气阻力可以忽略,B正确,C错误.纸带先下落而后打点.此时,纸带上最初两点 的点迹间隔较正常时略大,用此纸带进行数据处理,其结果是重物在打第一个点时 就有了初动能,因此重物动能的增加量比重物重力势能的减少量大,D正确 答案 2.在“验证机械能守恒定律”的实验中,已知打点计时器所用电源的频率为50Hz, 查得当地重力加速度g=9.80m/s2,测得所用的重物的质量为1.00kg.实验中得到一 条点迹清晰的纸带(如图实-2-9所示),把第一个点记作O,另选连续的四个点A、 B、C、D作为测量的点.经测量知道A、B、C、D各点到O点的距离分别为62.99 c皿,70.18cm,77.76cm,85.73cm.根据以上数据,可知重物由O点运动到C点,重力 势能的减少量等于 J,动能的增加量等于 J(取三位有效数字 图实-2-9 解析:根据测量数据,重物从O点运动到C点下落的高度h=0.7776m,故重力势 能减少量 △E=mgh=1.00×9.80×0.7776J=7.62J 重物动能的增加量ΔE=mv2-m 根据实验情况,重物在O点的速度=0,C点的速度v等于重物从B点到D点这 段时间Δt=2×s内的平均速度.由实验数据可得 BD0.8573-0.7018 2×1/50 s=3.8875m/s 重物的动能增加量
第五章 第 5 单元 二 验证机械能守恒定律 1.下列关于“验证机械能守恒定律”实验的实验误差的说法中，正确的是 ( ) A．重物质量的称量不准会造成较大误差 B．重物质量选用得大些，有利于减小误差 C．重物质量选用得较小些，有利于减小误差 D．纸带下落和打点不同步会造成较大误差 解析：从需要验证的关系式 ghn＝ vn 2 2 看，与质量无关，A 错误．当重物质量大一些时， 空气阻力可以忽略，B 正确，C 错误．纸带先下落而后打点．此时，纸带上最初两点 的点迹间隔较正常时略大，用此纸带进行数据处理，其结果是重物在打第一个点时 就有了初动能，因此重物动能的增加量比重物重力势能的减少量大，D 正确． 答案：BD 2．在“验证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为 50 Hz， 查得当地重力加速度 g＝9.80 m/s2，测得所用的重物的质量为 1.00 kg.实验中得到一 条点迹清晰的纸带(如图实－2－9 所示)，把第一个点记作 O，另选连续的四个点 A、 B、C、D 作为测量的点．经测量知道 A、B、C、D 各点到 O 点的距离分别为 62.99 cm,70.18 cm,77.76 cm,85.73 cm.根据以上数据，可知重物由 O 点运动到 C 点，重力 势能的减少量等于________ J，动能的增加量等于________J(取三位有效数字)． 图实－2－9 解析：根据测量数据，重物从 O 点运动到 C 点下落的高度 h＝0.7776 m，故重力势 能减少量 ΔEp＝mgh＝1.00×9.80×0.7776 J＝7.62 J 重物动能的增加量 ΔEk＝ 1 2 mvC 2－ 1 2 mv0 2 根据实验情况，重物在 O 点的速度 v0＝0，C 点的速度 vC等于重物从 B 点到 D 点这 一段时间 Δt＝2× 1 50 s 内的平均速度．由实验数据可得 vC＝ BD Δt ＝ 0.8573－0.7018 2×1/50 m/s＝3.8875 m/s 重物的动能增加量
△B=mv2=×1.00×3.88752J=7.56 答案:7.627.56 3.关于验证机械能守恒定律实验,下面列出一些实验步骤: A.用天平称出重物和夹子质量 B.将重物系在夹子上 C.将纸带穿过打点计时器的限位孔,上端用手提着,下端夹上系住重物的夹子,再 把纸带向上拉,让夹子靠近打点计时器,处于静止状态 D.把打点计时器接在学生电源的交流输出端,把输出电压调到6V(电源不接通) E.把打点计时器用铁夹固定放到桌边的铁架台上,使两个限位孔在同一竖直面内 F.在纸带上选取两个点,进行测量并记录数据 G.用秒表测出重物下落的时间 H.接通电源,待计时器打点稳定后释放纸带 切断电源 J.更换纸带,重新进行两次实验 K.在三条纸带中选出较好的一条 L.进行计算,得出结论,完成实验报告 M.拆下导线,整理器材 对于本实验以上步骤中,不必要的有 正确步骤的合理顺序是 (填写代表字母) 解析:根据实验原理和操作步骤可知不必要的有A、G;正确步骤的合理顺序是E、 D、B、C、H、I、J、K、F、L、M. 答案:A、 G EDBCHIJKFLM 4.用落体法“验证机械能守恒定律”的实验中:(g取9.8m/s3) (1)运用公式m=m时对实验条件的要求是 为此目的,所选 择的纸带第1、2两点间的距离应接近 (2)若实验中所用重物质量m=1kg,打点纸带如图实-2-10所示,打点时间间隔为 0.02s,则记录B点时,重物速度v= ,重物动能E 从开始 下落起至B点,重物的重力势能减小量是 由此可得出的结论是 A B C D mm 7817931449.0 图实-2-10
ΔEk＝ 1 2 mvC 2＝ 1 2 ×1.00×3.88752 J＝7.56 J. 答案：7.62 7.56 3．关于验证机械能守恒定律实验，下面列出一些实验步骤： A．用天平称出重物和夹子质量 B．将重物系在夹子上 C．将纸带穿过打点计时器的限位孔，上端用手提着，下端夹上系住重物的夹子，再 把纸带向上拉，让夹子靠近打点计时器，处于静止状态 D．把打点计时器接在学生电源的交流输出端，把输出电压调到 6 V(电源不接通) E．把打点计时器用铁夹固定放到桌边的铁架台上，使两个限位孔在同一竖直面内 F．在纸带上选取两个点，进行测量并记录数据 G．用秒表测出重物下落的时间 H．接通电源，待计时器打点稳定后释放纸带 I．切断电源 J．更换纸带，重新进行两次实验 K．在三条纸带中选出较好的一条 L．进行计算，得出结论，完成实验报告 M．拆下导线，整理器材 对于本实验以上步骤中，不必要的有______________；正确步骤的合理顺序是 __________________(填写代表字母)． 解析：根据实验原理和操作步骤可知不必要的有 A、G；正确步骤的合理顺序是 E、 D、B、C、H、I、J、K、F、L、M. 答案：A、G EDBCHIJKFLM 4．用落体法“验证机械能守恒定律”的实验中：(g 取 9.8 m/s2 ) (1)运用公式1 2 mv 2＝mgh 时对实验条件的要求是________________．为此目的，所选 择的纸带第 1、2 两点间的距离应接近__________． (2)若实验中所用重物质量 m＝1 kg，打点纸带如图实－2－10 所示，打点时间间隔为 0.02 s，则记录 B 点时，重物速度 vB＝________，重物动能 Ek＝________；从开始 下落起至 B 点，重物的重力势能减小量是__________，由此可得出的结论是 ____________________________________． 图实－2－10
(3)根据纸带算出各点的速度v,量出下落距离b,则以一为纵轴,以h为横轴画出的 图象应是图实-2-11中的 图实-2-11 解析:(1)自由下落的物体在第一个0.02s内,下落距离 (2)phc31.4-7.8×10-3 2T 2×0.02 1×0.592J≈0.174J △E=mgh=1×9.8×17.9×10J≈0.175J. 答案:(1)自由下落的物体2mm (2)0.59m/s0.174J0.175J在实验误差允许的范围内,动能的增加量等于重力 势 能的减少量(3)C 5.光电计时器是物理实验中经常用到的一种精密计时仪器,它由光电门和计时器两部 分组成,光电门的一臂的内侧附有发光装置(发射激光的装置是激光二极管,发出的 光束很细),如图实-2-12中的A和A′,另一臂的内侧附有接收激光的装置,如 图实-2-12中的B和B,当物体在它们之间通过时,二极管发出的激光被物体挡 住,接收装置不能接收到激光信号,同时计时器就开始计时,直到挡光结束光电计 时器停止计时,故此装置能精确地记录物体通过光电门所用的时间.现有一小球从 两光电门的正上方开始自由下落,如图实-2-12所示 R90 输入计时 图实-2-12 (1)若要用这套装置来验证机械能守恒定律,则要测量的物理量有 (每个物理量均用文字和字母表示,如高度功
(3)根据纸带算出各点的速度 v，量出下落距离 h，则以v 2 2 为纵轴，以 h 为横轴画出的 图象应是图实－2－11 中的 ( ) 图实－2－11 解析：(1)自由下落的物体在第一个 0.02 s 内，下落距离 h＝ 1 2 gt 2＝2 mm (2)vB＝ hAC 2T ＝ 31.4－7.8 ×10－3 2×0.02 m/s＝0.59 m/s Ek＝ 1 2 mvB 2＝ 1 2 ×1×0.592 J≈0.174 J ΔEp＝mgh＝1×9.8×17.9×10－3 J≈0.175 J. 答案：(1)自由下落的物体 2 mm (2)0.59 m/s 0.174 J 0.175 J 在实验误差允许的范围内，动能的增加量等于重力 势 能的减少量 (3)C 5．光电计时器是物理实验中经常用到的一种精密计时仪器，它由光电门和计时器两部 分组成，光电门的一臂的内侧附有发光装置(发射激光的装置是激光二极管，发出的 光束很细)，如图实－2－12 中的 A 和 A′，另一臂的内侧附有接收激光的装置，如 图实－2－12 中的 B 和 B′，当物体在它们之间通过时，二极管发出的激光被物体挡 住，接收装置不能接收到激光信号，同时计时器就开始计时，直到挡光结束光电计 时器停止计时，故此装置能精确地记录物体通过光电门所用的时间．现有一小球从 两光电门的正上方开始自由下落，如图实－2－12 所示． 图实－2－12 (1)若要用这套装置来验证机械能守恒定律，则要测量的物理量有 ________________________(每个物理量均用文字和字母表示，如高度 H)．
(2)验证机械能守恒定律的关系式为 解析:本实验是围绕机械能守恒定律的验证设计的,关键是速度的测定,本题改打 点计时器测量速度为光电门测量.由于本装置可记录小球通过光电门的时间Δt,则 将小球的直径D除以Δt,即可求出小球经过光电门的速度,若再测出两光电门间相 距的高度B,即可验证机械能守恒定律 (1)需要测量的物理量有:小球直径D,两光电门间的竖直高度B,小球通过上、下 两光电门的时间△t1、Δt2.则小球通过上、下两光电门处的速度分别为 (2)验证守恒关系式为 化简得:B △2△2=2 答案:(1)小球直径D、两光电门间的竖直高度压小球通过上、下两光电门的时间 △t1、Δ
(2)验证机械能守恒定律的关系式为________． 解析：本实验是围绕机械能守恒定律的验证设计的，关键是速度的测定，本题改打 点计时器测量速度为光电门测量．由于本装置可记录小球通过光电门的时间 Δt，则 将小球的直径 D 除以 Δt，即可求出小球经过光电门的速度，若再测出两光电门间相 距的高度 H，即可验证机械能守恒定律． (1)需要测量的物理量有：小球直径 D，两光电门间的竖直高度 H，小球通过上、下 两光电门的时间 Δt1、Δt2.则小球通过上、下两光电门处的速度分别为 D Δt1 、 D Δt2 . (2)验证守恒关系式为： 1 2 m( D Δt2 ) 2－ 1 2 m( D Δt1 ) 2＝mgH 化简得： D 2 Δt2 2－ D 2 Δt1 2＝2gH. 答案：(1)小球直径 D、两光电门间的竖直高度 H、小球通过上、下两光电门的时间 Δt1、Δt2 (2) D 2 Δt2 2－ D 2 Δt1 2＝2gH