2019-2020年高中物理 7.9《實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》課時(shí)作業(yè) 新人教版必修2.doc

2019-2020年高中物理 7.9實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律課時(shí)作業(yè) 新人教版必修2基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)1在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，對(duì)于自由下落的重物，下列選項(xiàng)中可取的是()A選用重物時(shí)，重的比輕的好B選用重物時(shí)，體積小的比大的好C重物所受重力應(yīng)與它所受的空氣阻力和紙帶所受打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的阻力平衡D重物所受重力應(yīng)遠(yuǎn)大于它所受的空氣阻力和紙帶所受打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的阻力【解析】應(yīng)選擇阻力影響足夠小的重物【答案】D2為驗(yàn)證在自由落體過(guò)程中物體的機(jī)械能是守恒的，某同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，圖中A、B兩點(diǎn)分別固定了兩個(gè)速度傳感器，速度傳感器可以測(cè)出運(yùn)動(dòng)物體的瞬時(shí)速度在實(shí)驗(yàn)中測(cè)得一物體自由下落經(jīng)過(guò)A點(diǎn)時(shí)的速度是v1，經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)的速度是v2，為了證明物體經(jīng)過(guò)A、B兩點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能相等，這位同學(xué)又設(shè)計(jì)了以下幾個(gè)步驟，你認(rèn)為其中不必要或者錯(cuò)誤的是()A用天平測(cè)出物體的質(zhì)量B測(cè)出A、B兩點(diǎn)間的豎直距離C測(cè)量物體的質(zhì)量，利用mvmv算出物體從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中動(dòng)能的變化量D驗(yàn)證vv與2gh是否相等【答案】AC3“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)采用重物自由下落的方法(取g10 m/s2)(1)用公式mv2mgh時(shí)，對(duì)紙帶上起點(diǎn)的要求是初速度為_(kāi)，為達(dá)到此目的，所選擇的紙帶第一、二兩點(diǎn)間距應(yīng)接近_(2)若實(shí)驗(yàn)中所用重錘質(zhì)量m1 kg，打點(diǎn)紙帶如甲圖所示，打點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02 s，則記錄B點(diǎn)時(shí)，重錘速度vB_，重錘的動(dòng)能EkB_，從開(kāi)始下落起至B點(diǎn)，重錘的重力勢(shì)能減少量是_，因此可得出的結(jié)論是_(3)根據(jù)紙帶算出的相關(guān)各點(diǎn)的速度值，量出下落的距離，則以為縱軸，以h為橫軸畫(huà)出的圖線應(yīng)是乙圖中的_【解析】(1)初速度為0，所選第一、第二兩點(diǎn)間距接近2 mm.(2)vBm/s0.59 m/sEkBmv10.592J0.174 JEpmghB11017.6103J0.176 J.(3)由mv2mgh可得ghh，故選項(xiàng)C正確【答案】(1)02 mm(2)0.59 m/s0.174 J0.176 J在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，重錘動(dòng)能的增加量等于勢(shì)能的減少量(3)C4在驗(yàn)證機(jī)械能守恒的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)利用圖甲中器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，正確地完成實(shí)驗(yàn)操作后，得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，如圖乙所示在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中，某同學(xué)取A、B兩點(diǎn)來(lái)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02 s打一個(gè)點(diǎn)，圖中測(cè)量結(jié)果記錄在下面的表格中項(xiàng)目x1/cmA點(diǎn)瞬時(shí)速度/(ms1)x2/cmB點(diǎn)瞬時(shí)速度/(ms1)AB兩點(diǎn)間距離/ cm數(shù)據(jù)3.920.9812.8050.00(1)觀察紙帶，可知連接重物的夾子應(yīng)夾在紙帶的_端；(選填“左”或“右”)(2)將表格中未填項(xiàng)目填寫(xiě)完整；(3)若重物和夾子的總質(zhì)量為0.6 kg，那么在A到B運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，動(dòng)能的增加量為_(kāi)J，重力勢(shì)能的減少量為_(kāi)J.【解析】(1)重物剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，速度較小，點(diǎn)跡比較密集，故夾子應(yīng)夾在紙帶的左端；(2)vB3.20 m/s；(3)在A到B運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，動(dòng)能的增加量Ekmvmv2.78 J，重力勢(shì)能的減少量EpmghAB2.94 J.【答案】(1)左(2)3.20(3)2.782.945在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，設(shè)打點(diǎn)時(shí)間間隔為T(mén)，某同學(xué)得到一條紙帶如圖所示，對(duì)于求前4個(gè)點(diǎn)的速度，有三種做法：甲同學(xué)：分別測(cè)出x1、x2、x3、x4、x5，然后由v1，v2，v3，v4求前4個(gè)點(diǎn)的速度乙同學(xué)：分別測(cè)出h1、h2、h3、h4、h5，然后由v1，v2，v3，v4求前4個(gè)點(diǎn)的速度丙同學(xué)：由公式vtgt得v1gT、v22gT、v33gT、v44gT，計(jì)算出前4個(gè)點(diǎn)的速度你認(rèn)為他們的做法對(duì)不對(duì)？說(shuō)明理由【解析】甲同學(xué)的計(jì)算方法雖然符合紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于相鄰兩點(diǎn)間的平均速度的原理，但測(cè)量方法不如乙同學(xué)，因?yàn)榉侄螠y(cè)量誤差較大，乙同學(xué)的測(cè)量方法誤差較小，故應(yīng)采用乙同學(xué)的方法至于丙同學(xué)的做法是完全錯(cuò)誤的因?yàn)橹灰J(rèn)為加速度為g，機(jī)械能就肯定是守恒的，那也就無(wú)需去做實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了用機(jī)械能守恒定律去驗(yàn)證機(jī)械能守恒，這在邏輯推理上叫做循環(huán)論證況且用vgt算出的速度一定比從紙帶上測(cè)量算出的值要大，因?yàn)閷?shí)際實(shí)驗(yàn)中阻力不可避免，其加速度a<g，而丙同學(xué)的做法一定會(huì)出現(xiàn)Ekm(gt)2>Epmg的情況，所以不能用vgt或v去計(jì)算速度【答案】見(jiàn)解析能力提升1.利用圖示裝置進(jìn)行驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要測(cè)量物體由靜止開(kāi)始自由下落到某點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度v和下落高度h.某班同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，設(shè)計(jì)了以下四種測(cè)量方案：A用刻度尺測(cè)出物體下落的高度h, 并測(cè)出下落時(shí)間t，通過(guò)vgt計(jì)算出瞬時(shí)速度vB用刻度尺測(cè)出物體下落的高度h，并通過(guò)v計(jì)算出瞬時(shí)速度vC根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于這點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度，測(cè)算出瞬時(shí)速度v，并通過(guò)h計(jì)算出高度hD用刻度尺測(cè)出物體下落的高度h，根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度，等于這點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度，測(cè)算出瞬時(shí)速度v以上方案中只有一種正確，正確的是()【解析】物體由靜止開(kāi)始自由下落過(guò)程中受到空氣阻力和紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的摩擦阻力的作用，不是自由落體運(yùn)動(dòng)，A、B錯(cuò)誤物體下落的高度是用米尺測(cè)量的，不是計(jì)算的，C錯(cuò)誤D為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)測(cè)量方案，正確【答案】D2在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，由于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器兩限位孔不在同一豎直線上，使紙帶通過(guò)時(shí)受到較大的阻力，則結(jié)果()Amgh>mv2 Bmgh<mv2Cmghmv2 D以上都有可能【解析】阻力增大，實(shí)際加速度a小于重力加速度g，據(jù)動(dòng)能定理有mahmv2，故mgh>mv2.【答案】A3圖中甲、乙兩圖都是利用“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭值的裝置示意圖已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)頻率為50 Hz.(1)這兩圖相比較，用哪個(gè)圖所示的裝置實(shí)驗(yàn)較好？簡(jiǎn)單說(shuō)明理由(2)上圖中的丙是采用較好的裝置并按正確的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)打出的一條紙帶，其中O點(diǎn)為打下的第一個(gè)點(diǎn)，標(biāo)為1，后面依次打下的一系列點(diǎn)跡分別為2、3、4、5.經(jīng)測(cè)量，第15至17點(diǎn)間的距離為11.69 cm，第1至第16點(diǎn)間的距離為43.83 cm，則打下第16個(gè)點(diǎn)時(shí)，重物下落的速度大小為_(kāi)ms1.在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，可認(rèn)為重物在下落的過(guò)程中機(jī)械能守恒，由此求得重力加速度值為g_ms2(要求保留三位有效數(shù)字)【解析】(1)用甲圖所示的裝置實(shí)驗(yàn)較好因?yàn)橛脢A子固定，可以避免乙圖由于手的抖動(dòng)而造成紙帶上的第1個(gè)點(diǎn)跡被拖長(zhǎng)和位置不確定的現(xiàn)象另外由于用夾子固定紙帶，便于紙帶調(diào)整到豎直方向，以避免紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(限位孔)之間產(chǎn)生較大的摩擦，而乙圖中用手握住紙帶，難于做到這一點(diǎn)(2)v162.9225(ms1)由mghmv，得：g9.74(ms2)【答案】(1)甲圖，理由見(jiàn)解析(2)2.929.744某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)驗(yàn)證鉤碼和滑塊所組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒實(shí)驗(yàn)前需要調(diào)整氣墊導(dǎo)軌底座使之水平，用游標(biāo)卡尺測(cè)得遮光條的寬度為d，實(shí)驗(yàn)時(shí)將滑塊從圖示位置由靜止釋放，由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間t.(1)實(shí)驗(yàn)前需要調(diào)整氣墊導(dǎo)軌底座使之水平，利用現(xiàn)有器材如何判斷導(dǎo)軌是否水平？(2)在本次實(shí)驗(yàn)中還需要測(cè)量的物理量有：鉤碼的質(zhì)量m、_和_(用文字說(shuō)明并用相應(yīng)的字母表示)(3)本實(shí)驗(yàn)通過(guò)比較_和_在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)相等(用測(cè)量的物理量符號(hào)表示)，從而驗(yàn)證了系統(tǒng)的機(jī)械能守恒(4)你估計(jì)減少的重力勢(shì)能和增加的動(dòng)能哪個(gè)可能偏??？_.你認(rèn)為造成這種偏差的原因可能是_.【解析】(1)接通氣源，將滑塊靜置于氣墊導(dǎo)軌上，若滑塊基本保持靜止，則說(shuō)明導(dǎo)軌是水平的(或輕推滑塊，滑塊能做勻速直線運(yùn)動(dòng))(2)本實(shí)驗(yàn)中鉤碼減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為鉤碼和滑塊的動(dòng)能，所以需要測(cè)出滑塊的質(zhì)量M以及鉤碼下降的高度即滑塊上的遮光條初始位置到光電門(mén)的距離x.(3)此過(guò)程中鉤碼減少的重力勢(shì)能為mgx，滑塊運(yùn)動(dòng)到光電門(mén)時(shí)的速度v，鉤碼和滑塊增加的動(dòng)能為(mM)2，在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，只要計(jì)算出mgx與(mM)2相等，就驗(yàn)證了系統(tǒng)的機(jī)械能守恒(4)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中存在摩擦力，定滑輪也有質(zhì)量，所以鉤碼減少的重力勢(shì)能一方面轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)(包括定滑輪)的動(dòng)能，另一方面要克服摩擦力做功，所以系統(tǒng)增加的動(dòng)能要小一些【答案】見(jiàn)解析