2、
C．vN＝
D．vN＝
3．關(guān)于利用自由落體運動驗證機械能守恒定律的實驗，以下說法正確的是( )
A．實驗中摩擦是不可避免的，因此紙帶越短越好，因為紙帶越短，克服摩擦力做的功就越少，誤差就越小
B．實驗時需稱出重錘的質(zhì)量
C．紙帶上第1、2兩點間距若不接近2 mm，則無論怎樣處理實驗數(shù)據(jù)，實驗誤差都一定較大
D．處理打點的紙帶時，可以直接利用打點計時器打出的實際點跡，而不必選取計數(shù)點
圖S6－2
4．xx·上饒一模利用如圖S6－2所示裝置可以驗證機械能守恒定律，實驗中電火花計時器所用交流電源的頻率為50 Hz，得到如圖S6－3所示的紙帶．選取紙帶上打出的連續(xù)五個點
3、A、B、C、D、E，測出A點距起點O的距離為s0＝19.00 cm，點A、C間的距離為s1＝8.36 cm，點C、E間的距離為s2＝9.88 cm，取9.8 m/s2，測得重物的質(zhì)量為100 g.
選取O、C兩點為初末位置驗證機械能守恒定律．重物減少的重力勢能為________，打下C點時重物的動能為________J．(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
圖S6－3
5．xx·寶雞質(zhì)檢圖S6－4甲是某實驗小組驗證鉤碼和滑塊組成的系統(tǒng)機械能守恒的實驗裝置，圖中的氣墊導軌被水平地固定在實驗臺上．
甲 乙
圖S6－4
(1)實驗中，用螺旋測微器測量遮光條的
4、寬度d，測量結(jié)果如圖乙所示，則遮光條的寬度d＝________mm.
(2)實驗時將滑塊從圖示位置由靜止釋放，由光電計時器讀出遮光條通過光電門所用的時間Δt，鉤碼的質(zhì)量m已用天平測得，為了驗證系統(tǒng)機械能守恒，在本次實驗中還需要測量的物理量有__________________________(文字說明并用相應的字母表示)．
(3)在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，本實驗驗證機械能守恒的關(guān)系式是__________(用測量的物理量符號表示)
6．利用氣墊導軌裝置驗證機械能守恒定律時，先把導軌調(diào)成水平，然后按如圖S6－5所示的方式，用墊塊把導軌一端墊高H，質(zhì)量為m的滑塊上安裝寬度d＝3.0 cm的遮光
5、板．使滑塊由軌道上端任一處滑下，測出它通過光電門G1和G2時的速度v1和v2，就可以算出它由G1到G2這段過程中動能的增加量ΔEk＝m(v－v)，再算出重力勢能的減少量ΔEp＝mgh，比較ΔEk與ΔEp的大小，便可驗證機械能是否守恒．圖中H、L、s均已事先設(shè)定，滑塊通過兩個光電門所用時間分別為Δt1和Δt2.
圖S6－5
(1)滑塊速度v1、v2的表達式分別為v1＝________、v2＝________，滑塊通過G1、G2時的高度差h的表達式h＝__________．
(2)若測得圖中L＝1.0 m，s＝0.50 m，H＝20 cm，m＝500 g，滑塊通過G1和G2的時間分別為5
6、.0×10－2 s和2.0×10－2s，當?shù)刂亓铀俣萭＝9.80 m/s2，則動能增加量ΔEk＝______，重力勢能減少量ΔEp＝______(以上兩空保留三位有效數(shù)字)，由此得到的實驗結(jié)論是__________________________________．
7．在用自由落體運動驗證機械能守恒定律時，某同學按照正確的操作得到如圖S6－6所示的紙帶，其中O是起始點，A、B、C是由頻率為50 Hz的打點計時器連續(xù)打下的3個點．該同學用毫米刻度尺測量O到A、B、C各點的距離，并記錄在圖中(單位cm)．
圖S6－6
(1)這三個數(shù)據(jù)中不符合有效數(shù)字讀數(shù)要求的是________(填“O
7、A”“OB”或“OC”)段，應記作____cm.
(2)甲同學用質(zhì)量為1 kg的重錘在OB段的運動來驗證機械能守恒定律，已知當?shù)氐闹亓铀俣萭＝9.80 m/s2，他用AC段的平均速度作為B點處的瞬時速度，則OB段重錘重力勢能的減少量為____________，而動能的增加量為__________(以上兩空保留三位有效數(shù)字)．這樣驗證的系統(tǒng)誤差總是使重力勢能的減少量________動能的增加量(填“大于”“小于”或“等于”)．
(3)乙同學根據(jù)同一條紙帶的同一組數(shù)據(jù)，也用重錘在OB段的運動來驗證機械能守恒，將打點計時器打下的第一個點O記為第1個點，圖中的B是打點計時器打下的第9個點．因此他
8、用vB＝gt計算B點的瞬時速度，得到動能的增加量，這樣驗證時的系統(tǒng)誤差總是使重力勢能的減少量________動能的增加量(填“大于”“小于”或“等于”)，原因是________________________________________________________________________．
(4)丙同學根據(jù)同一條紙帶上測量出的數(shù)據(jù)，算出A、B之間的距離以及B、C之間的距離，利用公式a＝算出紙帶下落時的重力加速度a，并把這個加速度當做當?shù)氐闹亓铀俣扔嬎愠鲋亓菽艿臏p少量；同時用AC段的平均速度作為B點的瞬時速度從而算出動能的增加量，這樣驗證時的系統(tǒng)誤差總是使重力勢能的減少量_
9、_______動能的增加量(填“大于”“小于”或“等于”)，原因是________________________________________________________________________．
8．xx·江西名校聯(lián)考“驗證機械能守恒定律”的實驗可以采用如圖S6－7所示的甲或乙方案來進行．
(1)兩種方案中，較理想的是________(填“甲”或“乙”)方案；
圖S6－7
(2)圖S6－8是實驗中得到的一條紙帶，圖中所標的數(shù)據(jù)是相鄰兩個計數(shù)點間的距離，已知每相鄰兩個計數(shù)點之間的時間間隔T＝0.1 s，則B點對應物體的速度vB＝__________m/s，D點對應物
10、體的速度vD＝____m/s；
(3)經(jīng)分析該紙帶是采用________(填“甲”或“乙”)實驗方案得到的．
圖S6－8
9．xx·無為聯(lián)考(1)關(guān)于利用自由落體運動驗證機械能守恒定律實驗的敘述中，正確的有( )
A．打點計時器安裝時要使兩個限孔位于同一豎直線上并安裝穩(wěn)定，以減小紙帶下落過程中的阻力
B．需用天平測出重錘的質(zhì)量
C．打點計時器用四節(jié)干電池串聯(lián)而成的電池組作為電源
D．用手托著重錘，先閉合打點計時器的電源開關(guān)，然后釋放重錘
E．打出的紙帶中，只要點跡清晰，就可以運用公式mgΔh＝mv2驗證機械能是否守恒
F．驗證機械能是否守恒必須先確定重力勢能的參考平
11、面
(2)驗證機械能是否守恒時，實驗中計算某一點的速度時，甲同學用v＝gt來計算，乙同學用vn＝來計算．其中________同學的計算方法更符合實驗要求．重力加速度g的數(shù)值，甲同學用9.8 m/s2代入，乙同學用通過對紙帶分析計算出重錘下落的實際加速度代入，丙同學用當?shù)氐膶嶋H重力加速度代入，其中________同學的做法是正確的．
(3)甲同學實驗計算結(jié)果時發(fā)現(xiàn)重物重力勢能的減少量ΔEp略大于動能的增加量ΔEk，乙同學發(fā)現(xiàn)ΔEp<ΔEk，實驗過程中肯定存在錯誤的是______同學．本實驗中引起誤差的主要原因是_________________________________________
12、_______________________________
________________________________________________________________________.
實驗(六)
1. A [解析] 重物下落需克服阻力做功，因此機械能不守恒，重物減少的重力勢能一部分轉(zhuǎn)化為動能，另一部分用于克服摩擦力做功而轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故減小的重力勢能大于增加的動能．選項A正確．
2．C [解析] 承認物體下落的實際加速度為g，即承認了機械能守恒，故不能采用公式v＝gt計算打N點時紙帶下落的速度，N點的速度為sn和sn＋1段的平均速度，即vN＝；或者用vN＝表示
13、N點的速度，故只有C項正確．
3. D [解析] 紙帶過短，長度測量的相對誤差較大，選項A錯誤；由mv2＝mgh知，只需驗證v2＝gh即可，不必測量重錘質(zhì)量，選項B錯誤；對C選項中的紙帶，可選點跡清晰、距離合適的任兩點M、N，通過計算ΔEk＝mv－mv與mghMN比較，實驗誤差不一定大，選項C錯誤；自由落體運動加速度較大，除去1、2兩點，其他相鄰兩點間的距離均大于或遠大于2 mm，用毫米刻度尺測量完全可以，不必選取計數(shù)點，選項D正確．
4．0.27 0.26
[解析] 重物減少的重力勢能ΔEp＝mg(s0＋s1)＝0.27 J，打C點時重物的速度vC＝＝2.28 m/s，動能Ek＝mv＝
14、0.26 J.
5．(1)3.695 (2)滑塊的質(zhì)量M 滑塊由靜止運動到光電門的位移s (3)mgs＝
[解析] (1)d＝3.5 mm＋19.5×0.01 mm＝3.695 mm；
(2)驗證鉤碼和滑塊組成的系統(tǒng)機械能守恒，計算減少的重力勢能時需用到滑塊由靜止運動到光電門的位移s，計算增加的動能時需用到滑塊的質(zhì)量M；
(3)滑塊經(jīng)過光電門時的速度v＝，上述過程中滑塊和鉤碼系統(tǒng)增加的動能ΔEk＝(M＋m)v2＝，減少的重力勢能ΔEp ＝mgs.如果在實驗誤差允許的范圍內(nèi)ΔEp＝ΔEk，即mgs＝，則驗證了機械能守恒定律．
6．(1) s (2)0.473 J 0.490 J 在誤
15、差允許范圍內(nèi)，滑塊下滑過程中機械能守恒
[解析] (1)由于擋光板寬度d＝3.0 cm很小，而滑塊通過光電門的時間極短，故可以認為滑塊通過兩光電門時的平均速度就等于通過G1和G2兩位置的瞬時速度，即v1＝，v2＝；由導軌的傾角sinα＝＝，可得h＝ssinα＝s.
(2)v1＝＝＝0.60 m/s，v2＝＝＝1.50 m/s，高度差h＝s＝×0.50 m＝0.10 m．動能增加量ΔEk＝m(v－v)＝0.473 J，重力勢能減少量ΔEp＝mgh＝0.490 J；實驗結(jié)論為：在誤差允許范圍內(nèi)，滑塊下滑過程中機械能守恒．
7．(1)OC 15.70 (2)1.22 J 1.20 J 大于 (
16、3)小于 略
(4)等于 略
[解析] (1)按照有效數(shù)字要估讀一位的要求，OC段的讀數(shù)應為15.70 cm；
(2)重錘重力勢能的減少量ΔEp＝mghOB＝1.22 J，動能的增加量ΔEk＝mv＝1.20 J，從計算結(jié)果可以看出重力勢能的減少量大于動能的增加量，因為有一部分機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能了；
(3)由于重錘下落過程中受到阻力，打下B點時重錘的速度小于根據(jù)v＝gt計算出來的速度，故系統(tǒng)誤差總是使重力勢能的減少量小于動能的增加量；
(4)下落時的重力加速度a是按實際運動計算的，v也是按照實際的運動規(guī)律計算的，只要紙帶做勻加速直線運動，mah＝mv2總成立．
8．(1)甲 (2)0.
17、95 1.91 (3)乙
[解析] (1)物體只受重力作用或阻力可忽略不計時，物體的機械能守恒，乙圖方案中物體受到的阻力比較大，所以方案甲比較理想；
(2)vB＝＝ m/s＝0.95 m/s，vD＝＝ m/s＝1.91 m/s；
(3)根據(jù)紙帶求出物體的加速度a＝＝4.8 m/s2，該加速度遠小于重力加速度，顯然是由乙方案得到的．
9．(1)AD (2)乙 丙 (3)乙 重錘下落過程中存在著阻力作用
[解析] (1)本實驗要驗證重物下落過程減少的重力勢能與增加的動能相等，由實驗原理可知不需用天平測出重錘的質(zhì)量，選項B錯誤；打點計時器的打點周期取決于交流電源的頻率，或者說必須使用交流
18、電，不可用干電池代替，選項C錯誤；選取第一、二兩點間的距離接近2 mm且點跡清晰的紙帶進行測量，第一、二兩點間的距離接近2 mm說明打第一點時重物的瞬時速度為零．紙帶處理方法有兩種：一種是選取第一點和與第一點距離較遠的另一點，可用mgh＝mv2驗證機械能是否守恒；另一種是選擇紙帶點跡清晰的部分，測量任意兩個計數(shù)點之間的距離Δh，求出兩點對應位置重物的動能之差ΔEk，用mgΔh＝ΔEk驗證機械能是否守恒，選項E錯誤；本實驗要驗證的是重物重力勢能的減少量等于其動能的增加量，而重力勢能的減少量與重力勢能的參考平面的位置無關(guān)，故本實驗不需先確定重力勢能的參考平面，選項F錯誤．
(2)用vn＝計算瞬時速度符合實驗要求，因為如果確認重物下落的加速度為重力加速度g，即確認重物做自由落體運動，自由落體運動過程中機械能當然守恒．這是錯誤，不是誤差，所以乙同學的方法更符合實驗要求；重力加速度g的數(shù)值應該取當?shù)氐膶嶋H重力加速度，所以丙同學的做法是正確的．
(3)重物在下落過程中受到摩擦阻力和空氣阻力，極少部分重力勢能轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的內(nèi)能，所以重力勢能的減少量ΔEp略大于動能的增加量ΔEk，故實驗過程中肯定存在錯誤的是乙同學．本實驗中產(chǎn)生誤差的主要原因是重錘下落過程中存在著阻力作用．
2022年高考物理一輪復習方案 實驗6 驗證機械能守恒定律（含解析）
