1、PAGE PAGE 79 實驗：驗證機械能守恒守律(時間：60分鐘)知識點基礎中檔稍難實驗原理及操作1、2、3、54實驗數據分析67、8、9綜合提升10知識點一實驗原理及操作1在用自由落體運動“驗證機械能守恒定律”的實驗中，下列物理量中要通過工具測量和計算得到的有()A重錘的質量B重力加速度C重錘下落的高度D與重錘下落高度對應的重錘瞬時速度解析通過實驗原理可知，重錘下落高度要用毫米刻度尺直接測量，下落這一高度時對應的速度用平均速度求出，故需用工具測量的是C，通過計算得到的是D.答案CD2下列關于“驗證機械能守恒定律”實驗的實驗誤差的說法正確的是()A重物質量的稱量不準會造成較大誤差B重物質量選

2、用得大些，有利于減小誤差C重物質量選用得較小些，有利于減小誤差D先釋放紙帶后接通電源會造成較大誤差解析在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，我們只需比較ghn與eq f(1,2)vn2的值即可，與重物質量無關，因此，選項A錯誤若將重物質量選得大些，則在重物下落過程中，空氣阻力可忽略不計，有利于減小誤差，所以選項B正確，選項C錯誤先釋放紙帶后接通電源，紙帶先下落而后打點，此時，紙帶上最初兩點的點跡間隔較正常時略大，用此紙帶進行數據處理，其結果是，重物在打第一個點時就有了初動能，而我們計算動能增加量時認為初動能為0，因此會造成較大誤差，故選項D正確答案BD3某位同學做“驗證機械能守恒定律”的實驗，下列

3、操作步驟中錯誤的是()A把打點計時器固定在鐵架臺上，用導線連接到低壓交流電源B將連有重錘的紙帶穿過限位孔，將紙帶和重錘提升到一定高度C先釋放紙帶，再接通電源D更換紙帶，重復實驗，根據記錄處理數據解析使用打點計時器的實驗均需先通電且打點穩定時才能松開紙帶答案C4在“驗證機械能守恒定律”實驗中，需要特別注意的有()A稱出重錘的質量B手提紙帶，先接通打點計時器電源，再松開紙帶讓重錘落下C取下紙帶，可以不考慮前面較密集的點，選某個清晰的點作為起始運動點處理紙帶，驗證mgheq f(1,2)mv2D必須選取第1、2兩點間距離接近2 mm的紙帶，從第1點算起處理紙帶，驗證mgheq f(1,2)mv2解析

4、驗證的是重力勢能的減少量mgh是否等于動能的增加量eq f(1,2)mv2，沒有必要知道重錘的質量，所以A項不正確比較重力勢能的減少量mgh與物體動能增加量eq f(1,2)mv2是否相等，二者必須相對應，只有h從初速度為零的點量起，在此過程中對應的動能的增加量才為eq f(1,2)mv20eq f(1,2)mv2，否則動能增加量應為eq f(1,2)mv2eq f(1,2)mv02，也只有選第1、2兩點間距接近2 mm左右的紙帶，且從第1點量起才能用mgheq f(1,2)mv2，所以選項D項正確，C項不正確答案BD5(2010新課標全國)圖7-9-7為驗證機械能守恒定律的實驗裝置示意圖現有

5、的器材為：帶鐵夾的鐵架臺、電磁打點計時器、紙帶、帶鐵夾的重錘、天平回答下列問題：圖7-9-7(1)為完成此實驗，除了所給的器材，還需要的器材有_(填入正確選項前的字母)A米尺 B秒表C012 V的直流電源 D012 V的交流電源(2)實驗中誤差產生的原因有_(寫出兩個原因)解析打點計時器需接交流電源；需要用米尺測量紙帶上打出的點之間的距離答案(1)AD(2)紙帶與打點計時器之間有摩擦用米尺測量紙帶上點的位置時讀數有誤差計算勢能變化時，選取始末兩點距離過近交流電頻率不穩定知識點二實驗數據分析6用落體法驗證機械能守恒定律的實驗中：(1)運用公式eq f(mv2,2)mgh對實驗條件的要求是_，為此

6、，所選擇的紙帶第1、2兩點間的距離應接近_(2)若實驗中所用重錘的質量m1 kg，打點紙帶如圖7-9-8所示，打點時間間隔為0.02 s，則記錄B點時，重錘速度vB_，重錘動能Ek_，從開始下落起至B圖7-9-8解析(1)物體自由下落時，在0.02 s內的位移大小應為heq f(1,2)gt2eq f(1,2)9.8(0.02)2m2 mm.(2)vBeq f(（31.47.8）103,20.02) m/s0.59 m/s，此時重錘的動能為Ekeq f(1,2)mvB2eq f(1,2)1(0.59)2 J0.17 J，物體的重力勢能減少量為Epmgh19.817.6103 J0.17 J.答

7、案(1)打第一個點時重錘的初速度為零2(2)0.59 m/s0.17 J0.17 J7光電計時器是物理實驗中經常用到的一種精密計時儀器，它由光電門和計時器兩部分組成，光電門的一臂的內側附有發光裝置(發射激光的裝置是激光二極管，發出的光束很細)，如圖7-9-9中的A和A，另一臂的內側附有接收激光的裝置，如圖中的B和B，當物體在它們之間通過時，二極管發出的激光被物體擋住，接收裝置不能接收到激光信號，同時計時器就開始計時，直到擋光結束光電計時器停止計時，故此裝置能精確地記錄物體通過光電門所用的時間現有一小球從兩光電門的正上方開始自由下落，如圖所示，圖7-9-9(1)若要用這套裝置來驗證機械能守恒定律

8、，則要測量的物理量有_(每個物理量均用文字和字母表示，如高度H)(2)驗證機械能守恒定律的關系式為_解析(1)需要測量的物理量有：小球直徑D，兩光電門間的豎直高度差H，小球通過上下兩光電門的時間t1、t2.則小球通過上、下兩光電門處的速度分別為eq f(D,t1)、eq f(D,t2).(2)驗證守恒關系式為：eq f(1,2)m(eq f(D,t2)2eq f(1,2)m(eq f(D,t1)2mgH，化簡得：eq f(D2,t22)eq f(D2,t12)2gH.答案(1)小球直徑D、兩光電門間的豎直高度H、小球通過上下兩光電門的時間t1、t2(2)eq f(D2,t22)eq f(D2,

9、t12)2gH8某同學做“驗證機械能守恒定律”的實驗時，不慎將一條選擇好的紙帶的前面一部分損壞了，他測出剩下的一段紙帶上的各個點間的距離如圖7-9-10所示，已知打點計時器的工作頻率為50 Hz，重力加速度g9.8 m/s2圖7-9-10解析根據勻變速直線運動在某一段時間內的平均速度等于這段時間中間時刻的瞬時速度，可分別求得2、5點的速度有：v2eq f(（2.83.2）102,20.02) m/s1.50 m/s，v5eq f(（4.04.3）102,20.02) m/s2.075 m/s.2、5兩點間的距離h25(3.23.64.0)102m1.08101Epmgh25m9.81.0810

10、1Jm1.06J，Ekeq f(1,2)mv52eq f(1,2)mv22eq f(1,2)m(2.07521.502)J1.03mJ.比較可得：在誤差允許的范圍內，Ep和Ek近似相等，重錘減少的重力勢能近似等于重錘增加的動能，可以認為機械能守恒定律成立答案見解析9在驗證“機械能守恒定律”的實驗中，已知打點計時器所用電源的頻率為50 Hz，查得當地重力加速度g9.8 m/s2.某同學選擇了一條理想的紙帶，用刻度尺測量時各計數點對應刻度尺的讀數如圖7-9-11所示，圖中O點是打點計時器打出的第一個點，且與刻度尺的0刻度線對齊A、B、C、D分別是每打兩個點取出的計數點，則重物由O點運動到B點時，(

11、重物質量為圖7-9-11求：(1)重力勢能減少量為多少？(2)動能增加量為多少？(3)根據數據得出什么結論？產生誤差的原因是什么？解析(1)重力勢能減少量EpmghOB1.911m(2)重物下落到B點時速度vBeq f(hAC,4T)1.944 m/s增加的動能為Ekeq f(1,2)mvB21.89m.(3)在實驗誤差允許范圍內，重錘重力勢能減少量等于動能的增加量即機械能守恒重錘的重力勢能減小略大于其動能增加，其原因是下落過程中克服阻力做功，機械能略有損失答案(1)1.911m(2)1.89m重錘的重力勢能減小略大于其動能增加，其原因是下落中克服阻力做功，機械能略有損失10如圖7-9-12所

12、示，兩個質量各為m1和m2的小物塊A和B，分別系在一條跨過定滑輪的軟繩兩端，已知m1m2.現要利用此裝置驗證機械能守恒定律圖7-9-12(1)若選定物塊A從靜止開始下落的過程進行測量，則需要測量的物理量有_(在橫線上填入選項前的編號)物塊的質量m1、m2；物塊A下落的距離及下落這段距離所用的時間；物塊B上升的距離及上升這段距離所用的時間；繩子的長度(2)為提高實驗結果的準確程度，某小組同學對此實驗提出以下建議：繩的質量要輕；在“輕質繩”的前提下，繩子越長越好；盡量保證物塊只沿豎直方向運動，不要搖晃；兩個物塊的質量之差要盡可能大以上建議中確實對提高準確程度有作用的是_(在橫線上填入選項前的編號)(3)寫出一條上面沒有提到的對提高實驗結果準確程度有益的建議：_.解析(1)通過連結在一起的A、B兩物體驗證機械能守恒定律，即驗證系統的重力勢能變化與動能變化是否相等，A、B連結在一起，A下降的距離一定等于B上升的距離；A、B的速度大小總是相等的，故、只測其中之一即可，不需要