學必求其心得，業必貴于專精學必求其心得，業必貴于專精學必求其心得，業必貴于專精第4章能量守恒與可持續發展訓練3研究機械能守恒定律(二）—-實驗探究:驗證機械能守恒定律1．在驗證機械能守恒定律的實驗中，對于自由下落的重物，下列說法正確的是（）A．只要足夠重就可以B．只要體積足夠小就可以C．既要足夠重，又要體積非常小D．應該密度大些，還應便于夾緊紙帶,使紙帶隨重物運動時不致被扭曲2．用自由落體法驗證機械能守恒定律,就是看eq\f（1,2)mveq\o\al(2，n）是否等于mghn(n為計數點的編號)．下列說法中正確的是（)A．打點計時器打第一個點0時，重物的速度為零B．hn是計數點n到起始點0的距離C．必須測量重物的質量D．用vn＝gtn計算vn時，tn＝（n－1）T(T為打點周期）3．在“驗證機械能守恒定律”的實驗中：(1）將下列主要的實驗步驟,按照實驗的合理順序把步驟前的序號填在題后橫線上：A．用手提著紙帶使重物靜止在靠近打點計時器處;B．將紙帶固定在重物上，讓紙帶穿過打點計時器的限位孔；C．取下紙帶,在紙帶上任選幾點，測出它們與第一個點的距離,并算出重物在打下這幾個點時的瞬時速度；D．接通電源，松開紙帶，讓重物自由下落；E．查出當地的重力加速度g的值,算出打下各計數點時的動能和相應的減少的重力勢能，比較它們是否相等；F．把測量和計算得到的數據填入自己設計的表格里．答：________________________________________________________________________.（2）重物的動能值和相應重力勢能的減少值相比，實際上哪個值應偏小些？答：________________________________________________________________________.4。利用圖1所示裝置進行驗證機械能守恒定律的實驗時,需要測量物體由靜止開始自由下落到某點時的瞬時速度v和下落高度h，某班同學利用實驗得到的紙帶，設計了以下四種測量方案．圖1A．用刻度尺測出物體下落高度h，并測出下落時間t，通過v＝gt計算出瞬時速度v.B．用刻度尺測出物體下落的高度h，并通過v＝eq\r(2gh）計算出瞬時速度．C．根據做勻變速直線運動時紙帶上某點的瞬時速度，等于這點前后相鄰兩點間的平均速度，測算出瞬時速度，并通過h＝eq\f(v2，2g）計算出高度h.D．用刻度尺測出物體下落的高度h，根據做勻變速直線運動時紙帶上某點的瞬時速度，等于這點前后相鄰兩點間的平均速度，測算出瞬時速度v。（1）以上方案中只有一種最合理，最合理的是________．（填入上述相應的字母)(2)要使該實驗誤差盡量小,下述注意點正確的是________(填入下述相應的字母)．a．使重物的質量越大越好，但懸掛時不能拉斷紙帶b．選用電火花計時器比電磁打點計時器更好，可減小阻力影響c．測長度時保持紙帶懸掛狀態，刻度尺的讀數更準確d．紙帶上留下的點越大越好e．紙帶長一點更好5．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50Hz，查得當地的重力加速度g＝9.8m/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上的讀數如圖2所示，圖中O點是打點計時器打出的第一個點,A、B、C、D分別是每打兩個點取的計數點．則重物由O點運動到B點時（重物質量為mkg)圖2(1)重力勢能的減少量是________J．動能的增加量是________J。(2)根據計算的數據得出的結論:_________________________________________________.6。如圖3所示裝置可用來驗證機械能守恒定律．擺錘A拴在長L的輕繩一端，另一端固定在O點，在A上放一個小鐵片，現將擺錘拉起，使繩偏離O豎直方向成θ角時由靜止開始釋放擺錘，當其到達最低位置時,受到豎直擋板P阻擋而停止運動，之后鐵片將飛離擺錘而做平拋運動．圖3（1)為了驗證擺錘在運動中機械能守恒，必須求出擺錘在最低點的速度．為了求出這一速度，實驗中還應該測量哪些物理量:_______________________________________________________________________________________________________________________________.（2）根據測得的物理量表示擺錘在最低點的速度v＝____________________。（3)根據已知的和測得的物理量，寫出擺錘在運動中機械能守恒的關系式為________________________．7．某同學在“驗證機械能守恒定律”時按如圖3所示安裝好實驗裝置，正確進行實驗操作,從打出的紙帶中選出符合要求的紙帶，如圖4所示．圖中O點為打點起始點,且速度為零．圖3圖4(1）選取紙帶上打出的連續點A、B、C、……，測出其中E、F、G點距起始點O的距離分別為h1、h2、h3,已知重錘質量為m,當地重力加速度為g，打點計時器打點周期為T。為驗證此實驗過程中機械能是否守恒,需要計算出從打下O點到打下F點的過程中，重錘重力勢能的減少量ΔEp＝________，動能的增加量ΔEk＝________（用題中所給字母表示）．（2）以各點到起始點的距離h為橫坐標，以各點速度的平方v2為縱坐標建立直角坐標系,用實驗測得的數據繪出v2－h圖線，如圖5所示，該圖像說明了________________________________________________________________________________________________________________________________________________。圖5(3)從v2－h圖線求得重錘下落的加速度g＝______m/s2。(結果保留三位有效數字）8．如圖6為利用氣墊導軌（滑塊在該導軌上運動時所受阻力可忽略）驗證機械能守恒定律的實驗裝置,完成以下填空．圖6實驗步驟如下:(1)將氣墊導軌放在水平桌面上，桌面高度不低于1m，將導軌調至水平．(2)測出擋光條的寬度l和兩光電門中心之間的距離s。（3）將滑塊移至光電門1左側某處，待砝碼靜止不動時，釋放滑塊，要求砝碼落地前擋光條已通過光電門2.（4)讀出滑塊分別通過光電門1和光電門2的擋光時間Δt1和Δt2。（5)用天平稱出滑塊和擋光條的總質量M,再稱出托盤和砝碼的總質量m。(6)滑塊通過光電門1和光電門2時，可以確定系統(包括滑塊、擋光條、托盤和砝碼）的總動能分別為Ek1＝____________和Ek2＝____________。(7）在滑塊從光電門1運動到光電門2的過程中，系統勢能的減少量ΔEp＝________。(重力加速度為g）（8)如果滿足關系式__________________，則可認為驗證了機械能守恒定律．40分鐘課時作業答案精析第4章能量守恒與可持續發展訓練3研究機械能守恒定律(二）—-實驗探究：驗證機械能守恒定律1．D2．AB[本實驗的原理是利用重物的自由落體運動來驗證機械能守恒定律．因此打點計時器打第一個點時，重物運動的速度應為零，A正確；hn與vn分別表示打第n個點時重物下落的高度和對應的瞬時速度，B正確；本實驗中，不需要測量重物的質量,因為公式mgh＝eq\f（1,2）mv2的兩邊都有m，故只要gh＝eq\f(1,2）v2成立,mgh＝eq\f（1，2)mv2就成立,機械能守恒定律也就被驗證了,C錯誤；實驗中應用公式vn＝eq\f(hn＋1－hn－1，2T）來計算vn，D錯誤．］3．（1)BADCFE(2）見解析解析(1）實驗的合理順序應該是：BADCFE。（2)由于重物和紙帶都受阻力作用，即都要克服阻力做功，所以有機械能損失，即重物的動能值要小于相應重力勢能的減少值．4．(1)D(2）ab解析（1)A、B、C中用勻變速直線運動公式求v及h，這樣得到的v、h不是實驗直接測量數據，不能達到驗證機械能守恒定律的目的．(2)紙帶太長，會增大阻力．5．(1）1.911m1.89m(2)在實驗誤差允許范圍內重物減少的重力勢能等于其增加的動能，即機械能守恒解析（1)重力勢能的減少量為ΔEp＝mghOB＝m×9。8×0。195J＝1.911mJ。重物下落到B點時的速度為vB＝eq\f(hAC,4T）≈1。944m/s所以重物從開始下落到B點增加的動能為ΔEk＝eq\f(1，2)mveq\o\al(2,B)≈1.89mJ.(2)從以上計算的數據得出在實驗誤差允許范圍內重物減少的重力勢能等于其增加的動能，即機械能守恒．6．(1）遇到擋板之后鐵片的水平位移s和豎直下落高度h(2)seq\r（\f(g,2h））(3)L（1－cosθ)＝eq\f（s2，4h)解析（1)平拋運動豎直方向為自由落體運動h＝eq\f（1，2)gt2，運動時間t＝eq\r（\f(2h，g))，水平方向勻速直線運動s＝vt，所以只要測量出豎直下落的高度h和水平位移s即可．(2)根據平拋運動規律可得v＝eq\f（s，t)＝seq\r(\f（g,2h）)。（3）擺錘下落過程，重力勢能轉化為動能，擺錘下落過程，減少的重力勢能為mgL(1－cosθ），增加的動能為eq\f（1，2)mv2＝eq\f（ms2g，4h），若減少的重力勢能等于增加的動能則有mgL(1－cosθ）＝eq\f（ms2g，4h)，整理可得L（1－cosθ)＝eq\f（s2，4h).7．見解析解析（1）重錘重力勢能的減少量ΔEp＝mgh2,動能增加量ΔEk＝eq\f(mh3－h12,8T2）.(2)當物體自由下落時，只有重力做功，物體的重力勢能和動能互相轉化，機械能守恒．(3）由mgh＝eq\f(1,2)mv2可知題圖的斜率表示重力加速度g的2倍，為求直線的斜率，可在直線上取兩個距離較遠的點，如(25.5×10－2，5.0)、(46。5×10－2,9.0），則g＝eq\f(k，2)＝eq\f(9。0－5.0，46。5－25.5×10－2)×eq\f(1,2）≈9.52m/s2。8．(6)eq\f(1，2）（M＋m)(eq\f（l，Δt1））2eq\f（1,2）（M＋m）（eq\f(l,Δt2))2(7）mgs(8)ΔEp＝Ek2－Ek1解析(6）滑塊通過光電門的速度v1＝eq\f（l，Δt1），v2＝eq\f（l,Δt2）所以Ek1＝eq\f（1,2)(M＋m)veq\o\al(2,1)＝eq\f(1，2)