【精准解析】高中物理必修第二册习题：同步学典（18）实验验证机械能守恒定律

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2019-2020 学年人教版（2019）物理必修第二册同步学典（18）实

验：验证机械能守恒定律

1、如图为验证机械能守恒定律的实验装置示意图。现有的器材为带铁夹的铁架台、电磁打点

计时器、纸带、带夹子的重锤、天平。回答下列问题:

(1)为完成此实验,除了所给的器材,还需要的器材有()

A.刻度尺 B.秒表

C.0~12V 的直流电源 D.0~12V 的交流电源

(2)实验中误差产生的原因有_____________________________。(写出两个原因)

2、如图是用自由落体运动验证机械能守恒定律时得到的一条纸带。已知打点计时器所用电源

的频率为 50Hz,当地重力加速度 g取

9.8m/s

,测得所用重物的质量为 1.00kg,纸带上第一、二个

点两点间距离接近 2mm,

A B C D、、、

是连续打出的四个点,它们到第一个点 O点的距离如图

所示,则由图中数据可知,重物由 O点运动到 B点,重力势能的减少量等于__________J,动能的

增加量等于__________J(结果保留三位有效数字)。动能的增加量小于重力势能的减少量的原

因主要是_______________________。

3、某同学用图 a所示的实验装置验证机械能守恒定律,其中打点计时器的电源为交流电源,可以

使用的频率有 20Hz、30Hz 和40Hz,打出纸带的一部分如图 b所示。

该同学在实验中没有记录交流电的频率 f,需要用实验数据和其他条件进行推算。

(1)若从打出的纸带可判定重物匀加速下落,利用 f和图(b)中给出的物理量可以写出:在打点计

时器打出 B点时,重物下落的速度大小为_________,打出 C点时重物下落的速度大小为

________,重物下落的加速度的大小为________。

(2)已测得

1 2 3

8.89cm, 9.50cm, 10.10cms s s  

;当重力加速度大小为

9.80m/s

,试验中重物受到

的平均阻力大小约为其重力的 1%。由此推算出 f为__________Hz。

答案：(1)

1 2

1( )

2s s f

;

2 3

1( )

2s s f

;

3 1

1( )

2s s f

(2)40

解析：(1)打出 B点时,重物下落的速度等于

段的平均速度,所以

1 2 1 2

( )

2 2

s s s s f

 

 

;

同理打出 C点时,重物下落的速度

2 3 2 3

( )

2 2

s s s s f

 

 

;

由加速度的定义式得

3 1

( )

s s f





 



(2)由牛顿第二定律得:

mg kmg ma 

,解得:

3 1

2(1 )k g

fs s





,代入数值解得:

40Hzf

4、小明同学相信生活处处是物理,他想用生活中常见的工具进行“验证机械能守恒定律”的

实验。如图所示的装置是小明同学的实验装置,装置中包括定滑轮,细线,A

、

B两重物。已

知当地的重力加速度为 g。

(1)要使用该装置进行实验,小明需要测量的物理量是_______。

A.A

、

B的质量

A B

m m、

B.A

、

B运动一段距离所经历的时间 t

C.A

、

B运动的距离 h D.细线的长度 L

(2)如果能够验证机械能守恒定律,则动能与重力势能的关系式为 ______________。(用(1)

中需要测量的量表示,如果要用质量,则

A B

m m

)

5、图甲是验证机械能守恒定律的装置，气垫导轨上安装了 1、2两个光电门，滑块上固定一

竖直遮光条，滑块用细线绕过定滑轮与钩码相连，细线与导轨平行。

（1）用游标卡尺测得遮光条的宽度如图乙所示，则遮光条的宽度为 mm。

（2）在调整气垫导轨水平时，滑块不挂钩码和细线，接通气源后，给滑块一个初速度，使它

从轨道右端向左运动，发现滑块通过光电门 1的时间大于通过光电门 2的时间.为使气垫导轨

水平.可采取的措施是。

A.调节 P使轨道左端升高一些 B.调节 P使轨道左端降低一些

C.遮光条的宽度应适当大一些 D.滑块的质量增大一些

（3）正确进行实验操作，测出滑块和遮光条的总质量 M，钩码质量 m，遮光条的宽度用 d表

示，已知重力加速度为 g.现将滑块从图示位置由静止释放。

①若滑块经过光电门 2时钩码未着地，测得两光电门中心间距 L，由数字计时器读出遮光条

通过光电门 1、2的时间分别为

1 2

t t、

，则验证机械能守恒定律的表达式是。

②若滑块经过光电门 2时钩码已着地，为验证机械能守恒定律，已测得钩码初始位置离地的

髙度 h，还需测量的一个物理量是。

6、用如图甲所示的实验装置验证

1 2

m m、

组成的系统机械能守恒。

从高处由静止开始下落,

上拖着的纸带打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即町验证机械能守恒定律。如图乙

给出的是实验中获取的一条纸带:0 是打下的第 1个点,每相邻两计数点间还有 4个点(图中未

标出),所用电源的频率为 50Hz,计数点间的距离如乙所示。已知

150gm

2150gm

,则:(结果均

保留两位有效数字)

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