第课时实验二:验证机械能守恒定律【测控导航】知识点题号1.实验原理及操作3、42.数据处理及误差分析1、2、51.“”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B.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=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,可选用纸带上某两点,求出其动能变化和重力势能变化,则可验证机械能守恒定律,与打点是否同步无关,故D错误.2.(青岛一模)在验证机械能守恒定律的实验中,某同学利用图(甲)中器材进行实验,正确地完成实验操作后,得到一条点迹清晰的纸带,如图(乙)所示,但在实验数据处理中,某同学取A、B两点来验证实验,已知打点计时器每隔0.02s打一个点,图中测量结果记录在下面的表格中.项目s1/cmA点瞬时速度/(m·s-1)s2/cmB点瞬时速度/(m·s-1)AB两点间距离/cm数据3.920.9812.8050.00(1)观察纸带,可知连接重物的夹子应夹在纸带的端(“”“”选填左或右);(2)将表格中未填项目填写完整;(3)若重物和夹子的总质量为0.6kg,那么在AB运动过程中,动能的增加量为J,重力势能减少量为J.解析:(1)重物刚开始运动,速度较小,点迹比较密集,故夹子应夹在纸带的左端;(2)vB==3.20m/s;(3)在AB运动过程中,动能的增加量为ΔEk=m-m≈2.78J;重力势能减少量ΔEp=mghAB=2.94J.答案:(1)左(2)3.20(3)2.782.943.在利用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中,电源的频率为50Hz,依次打出的点为0,1,2,3,4…n.则:(1)如用第2点到第6点之间的纸带来验证,必须直接测量的物理量为、、,必须计算出的物理量为、,验证的表达式为.(2)下列实验步骤操作合理的排列顺序是(填写步骤前面的字母).A.将打点计时器竖直安装在铁架台上B.接通电源,再松开纸带,让重物自由下落C.取下纸带,更换新纸带(或将纸带翻个面)重新做实验D.将重物固定在纸带的一端,让纸带穿过打点计时器,用手提着纸带E.选择一条纸带,用刻度尺测出物体下落的高度h1,h2,h3…hn,计算出对应的瞬时速度v1,v2,v3…vn.F.分别算出m和mghn,在实验误差范围内看是否相等答案:(1)第2点到第6点之间的距离h26第1点到第3点之间的距离h13第5点到第7点之间的距离h57第2点的瞬时速度v2第6点的瞬时速度v6mgh26=m-m(2)ADBCEF4.一学生利用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律.该弧形轨道的末端水平,离地面的高度为H.现将一钢球从轨道的不同高度h处由静止释放,钢球的落点距离轨道末端水平距离为x.(1)若实验所测得的数据在误差范围内满足x2=(用H、h表示),则说明钢球从释放到落地的过程中机械能守恒.(2)实际上轨道是不光滑的,钢球下滑过程需要克服摩擦力做功,已知测得钢球的质量为m,则钢球在下滑过程中克服摩擦力做功大小为.(不计空气阻力).解析:(1)钢球从轨道下滑过程中,若机械能守恒,则有mgh=mv2,即v2=2gh平抛过程中H=gt2,x=vt.所以x2=4Hh.(2)据动能定理mgh-W克=mv2,又v=,t=所以W克=mgh-.答案:(1)4Hh(2)mgh-5.(安徽淮南模拟)某实验小组利用如图(甲)所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒(气垫导轨底座已调水平).(1)如图(乙)所示,用游标卡尺测得遮光条的宽度d=cm;实验时将滑块从如图(甲)所示位置由静止释放,由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间Δt=1.2×10-2s,则滑块经过光电门时的瞬时速度为m/s.在本次实验中还需要测量的物理量有:钩码的质量m、和(文字说明并用相应的字母表示).(2)本实验通过比较和在实验误差允许的范围内相等(用测量的物理量符号表示),从而验证了系统的机械能守恒.解析:(1)游标卡尺读数为:d=(5+0.1×2)mm=0.52cm.瞬时速度v==m/s=0.43m/s.还需测量的物理量有:钩码质量m,滑块质量M,滑块移动的距离s.(2)系统若机械能守恒,则mgs=(M+m)()2故比较mgs和(M+m)()2,若在实验误差允许范围内相等,则机械能守恒.答案:(1)0.520.43滑块质量M滑块移动的距离s(2)mgs(m+M)()2选修31
