【步步高】（新课标）2021-2021学年高中物理 4.2 研究机械能守恒定律每课一练2 沪科版必修2.doc

4.2 研究机械能守恒定律（二）1在验证机械能守恒定律的实验中，对于自由下落的重物，下列说法正确的是()A只要足够重就可以B只要体积足够小就可以C既要足够重，又要体积非常小D应该密度大些，还应便于夹紧纸带，使纸带随同重物运动时不致被扭曲答案D2用自由落体法验证机械能守恒定律，就是看mv是否等于mghn(n为计数点的编号0、1、2n)下列说法中正确的是()A打点计时器打第一个点0时，重物的速度为零Bhn是计数点n到起始点0的距离C必须测量重物的质量D用vngtn计算vn时，tn(n1)T(T为打点周期)答案AB解析本实验的原理是利用重物的自由落体运动来验证机械能守恒定律因此打点计时器打第一个点时，重物运动的速度应为零，A正确；hn与vn分别表示打第n个点时重物下落的高度和对应的瞬时速度，B正确；本实验中，不需要测量重物的质量，因为公式mghmv2的两边都有m，故只要ghv2成立，mghmv2就成立，机械能守恒定律也就被验证了，C错误；实验中应用公式vn来计算vn，D错误3在“验证机械能守恒定律”的实验中：(1)将下列主要的实验步骤，按照实验的合理顺序把步骤前的序号填在题后横线上：A用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器处；B将纸带固定在重物上，让纸带穿过打点计时器的限位孔；C取下纸带，在纸带上任选几点，测出它们与第一个点的距离，并算出重物在打下这几个点时的瞬时速度；D接通电源，松开纸带，让重物自由下落；E查出当地的重力加速度g的值，算出打下各计数点时的动能和相应的减少的重力势能，比较它们是否相等；F把测量和计算得到的数据填入自己设计的表格里答：_.(2)动能值和相应重力势能的减少值相比，实际上哪个值应偏小些？答：_.答案(1)BADCFE(2)见解析解析(1)实验的合理顺序应该是：BADCFE.(2)由于重物和纸带都受阻力作用，即都要克服阻力做功，所以有机械能损失，即重物的动能值要小于相应重力势能的减少值4.利用图1所示装置进行验证机械能守恒定律的实验时，需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h，某班同学利用实验得到的纸带，设计了以下四种测量方案图1A用刻度尺测出物体下落高度h，并测出下落时间t，通过vgt计算出瞬时速度v.B用刻度尺测出物体下落的高度h，并通过v 计算出瞬时速度C根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度，并通过h计算出高度h.D用刻度尺测出物体下落的高度h，根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v.(1)以上方案中只有一种最合理，最合理的是_(填入上述相应的字母)(2)要使该实验误差尽量小，下述注意点正确的是_(填入下述相应的字母)a使重物的质量越大越好，但悬挂时不能拉断纸带b选用电火花计时器比电磁打点计时器更好，可减小阻力影响c测长度时保持纸带悬挂状态，刻度尺的读数更准确d纸带上留下的点越大越好e纸带长一点更好答案(1)D(2)ab解析(1)A、B、C中用匀变速直线运动公式求v及h，这样得到的v、h不是实验直接测量数据，不能达到验证机械能守恒定律的目的(2)纸带太长，会增大阻力5.如图2所示装置可用来验证机械能守恒定律摆锤A栓在长L的轻绳一端，另一端固定在O点，在A上放一个小铁片，现将摆锤拉起，使绳偏离O竖直方向成角时由静止开始释放摆锤，当其到达最低位置时，受到竖直挡板P阻挡而停止运动，之后铁片将飞离摆锤而做平抛运动图2(1)为了验证摆锤在运动中机械能守恒，必须求出摆锤在最低点的速度为了求出这一速度，实验中还应该测量哪些物理量：_.(2)根据测得的物理量表示摆锤在最低点的速度v_.(3)根据已知的和测得的物理量，写出摆锤在运动中机械能守恒的关系式为_答案(1)遇到挡板之后铁片的水平位移s和竖直下落高度h(2)s(3)L(1cos )解析(1)平抛运动竖直方向为自由落体运动hgt2，运动时间t，水平方向匀速直线运动svt，所以只要测量出竖直下落的高度h和水平位移s即可(2)根据平抛运动规律可得vs.(3)摆锤下落过程，重力势能转化为动能，摆锤下落过程，减少的重力势能为mgL(1cos )，增加的动能为mv2，若减少的重力势能等于增加的动能则有mgL(1cos )，整理可得L(1cos ).6某同学在“验证机械能守恒定律”时按如图3所示安装好实验装置，正确进行实验操作，从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图4所示图中O点为打点起始点，且速度为零图3图4(1)选取纸带上打出的连续点A、B、C、，测出其中E、F、G点距起始点O的距离分别为h1、h2、h3，已知重锤质量为m，当地重力加速度为g，打点计时器打点周期为T.为验证此实验过程中机械能是否守恒，需要计算出从打下O点到打下F点的过程中，重锤重力势能的减少量Ep_，动能的增加量Ek_(用题中所给字母表示)(2)以各点到起始点的距离h为横坐标，以各点速度的平方v2为纵坐标建立直角坐标系，用实验测得的数据绘出v2h图线，如图5所示，该图像说明了_图5(3)从v2h图线求得重锤下落的加速度g_m/s2.(结果保留三位有效数字)答案见解析解析(1)重锤重力势能的减少量Epmgh2，动能增加量Ek.(2)当物体自由下落时，只有重力做功，物体的重力势能和动能互相转化，机械能守恒(3)由mghmv2可知题图的斜率表示重力加速度g的2倍，为求直线的斜率，可在直线上取两个距离较远的点，如(25.5×102,5.0)、(46.5×102,9.0)，则g×9.52 m/s2.- 4 -