实验06　验证机械能守恒定律-2021年高考物理二轮复习实验专题强化训练（原卷版）

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实验 06
　
验证机械能守恒定律
对点训练----练基础 固知识
例1　“验证机械能守恒定律”的实验装置可以采用如图所示的甲或乙方案来进行.
(1)比较这两种方案,
　　　　
(填“甲”或“乙”)方案好些.
(2)该同学开始实验时情形如图丙所示,接通电源释放纸带.请指出该同学在实验操作中存在的两处明显错误
或不当的地方:
①;W
②.
(3)该实验中得到一条纸带,且测得每两个计数点间的距离如图丁所示.已知相邻两个计数点之间的时间间隔
T=0.1 s.则物体运动的加速度 a=
　　　　
;该纸带是采用
　　　　
(填“甲”或“乙”)实验方案得到的.
例2在用落体法验证机械能守恒定律时,某同学按照正确的操作选得纸带如图所示.其中 O是起始点,
A、B、C是打点计时器连续打下的 3个点.该同学用毫米刻度尺测量 O到A、B、C各点的距离,并记录在图中
(单位 cm).
(1)这三个数据中不符合读数要求的是
　　　　
,应记作
　　　　
cm.
(2)该同学用重锤在 OB 段的运动来验证机械能守恒,已知当地的重力加速度 g=9.80 m/s2,他用 AC 段的平均速
度作为跟 B点对应的物体的瞬时速度,则该段重锤重力势能的减少量为
　　　　
,而动能的增加量为
(均保留 3位有效数字,重锤质量用 m表示).这样验证的系统误差总是使重力势能的减少量
　　　　
动能的
增加量,原因是
.
能力训练----研典题 导解法
训练点 1
　
教材原型实验的基本技能
典例 1　(2020·河南模拟)如图所示是用“落体法”验证机械能守恒定律的实验装置.(g取9.80 m/s2)
(1)选出一条清晰的纸带如图甲所示,其中 O点为打点计时器打下的第一个点,A、B、C为三个计数点,打点计
时器通以频率为 50 Hz 的交变电流.用分度值为 1 mm 的刻度尺测得 OA=12.41 cm,OB=18.90 cm,OC=27.06 cm,
在计数点 A和B、B和C之间还各有一个点,重锤的质量为 1.00 kg.甲同学根据以上数据算出:当打点计时器打
到B点时重锤的重力势能比开始下落时减少了
　　　　
J;此时重锤的速度 vB=
　　　　
m/s,此时重锤的动
能比开始下落时增加了
　　　　
J.(结果均保留 3位有效数字)W
(2)某同学利用他自己实验时打出的纸带,测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离 h,算出了
各计数点对应的速度 v,然后以 h为横轴、以
1
2
v2为纵轴作出了如图乙所示的图线,图线的斜率近似等于
.
　　　　　　　　　　　　　　　　　
A.19.6 B.9.8 C.4.90
图线未过原点 O的原因是 .
训练点 2
　
实验拓展与创新
典例 2 (2020·四川模拟)如图所示的装置可用来验证机械能守恒定律.摆锤 A拴在长为 L的轻绳一端,轻绳另
一端固定在 O点,在A上放一个质量很小的小铁块,现将摆锤拉起,使绳与竖直方向成 θ角,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的阻挡而停止运动,之后铁块将飞离摆锤做平抛运动.
(1)为了验证摆锤在运动过程中机械能守恒,必须求出摆锤在最低点的速度.为了求出这一速度,还应测量的物
理量有
　　　　
.
(2)用测得的物理量表示摆锤在最低点的速度 v=
　　　　
.
(3)用已知的和测得的物理量表示摆锤在运动过程中机械能守恒的关系式为 .
即时过关----练能力 学方法
1.(2016·北京卷)利用如图装置做“验证机械能守恒定律”的实验.
(1)为验证机械能是否守恒,需要比较重物下落过程中任意两点间的
　　　　
.
A.动能变化量与势能变化量
B.速度变化量和势能变化量
C.速度变化量和高度变化量
(2)除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、电磁打点计时器、导线及开关外,在下列器材中,还必须使用
的两种器材是
　　　　
.
A.交流电源
　
B.刻度尺 C.天平(含砝码)
(3)实验中,先接通电源,再释放重物,得到下图所示的一条纸带.在纸带上选取三个连续打出的点 A、B、C,测
得它们到起始点 O的距离分别为hA、hB、hC.已知当地重力加速度为 g,打点计时器打点的周期为T.设重物的
质量为 m.从打O点到打 B点的过程中,重物的重力势能变化量ΔEp=
　　　　
,动能变化量ΔEk=
　　　　
.
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