高中物理必修二同步專題講義：16 A實驗：機械能守恒定律 基礎(chǔ)版（教師版）

實驗：驗證機械能守恒定律知識點：實驗：驗證機械能守恒定律一、實驗思路機械能守恒的前提是“只有重力或彈力做功”，因此研究過程一定要滿足這一條件.本節(jié)實驗我們以只有重力做功的過程進(jìn)行研究.二、物理量的測量及數(shù)據(jù)分析只有重力做功時，只發(fā)生重力勢能和動能的轉(zhuǎn)化.(1)要驗證的表達(dá)式：eq\f(1,2)mv22＋mgh2＝eq\f(1,2)mv12＋mgh1或：eq\f(1,2)mv22－eq\f(1,2)mv12＝mgh1－mgh2.(2)所需測量的物理量：物體所處兩位置之間的高度差，及物體的運動速度.三、參考案例案例1研究自由下落物體的機械能1.實驗器材鐵架臺(帶鐵夾)、打點計時器、重物(帶夾子)、紙帶、復(fù)寫紙(或墨粉盤)、導(dǎo)線、毫米刻度尺、交流電源.2.實驗步驟(1)安裝電源連接好.圖(2)打紙帶：在紙帶的一端把重物用夾子固定好，另一端穿過打點計時器的限位孔，用手豎直提起紙帶使重物?？吭诖螯c計時器附近.先接通電源后釋放紙帶，讓重物拉著紙帶自由下落.重復(fù)幾次，得到3～5條打好點的紙帶.(3)選紙帶并測量：選擇一條點跡清晰的紙帶，確定要研究的開始和結(jié)束的位置，測量兩位置之間的距離Δh及兩位置時的速度，代入表達(dá)式進(jìn)行驗證.3.數(shù)據(jù)處理(1)計算各點對應(yīng)的瞬時速度：如圖乙所示，根據(jù)公式vn＝eq\f(hn＋1－h(huán)n－1,2T)，計算出某一點的瞬時速度vn.(2)機械能守恒定律的驗證方法一：利用起始點和第n點.選擇開始的兩點間距接近2mm的一條紙帶，打的第一個點為起始點，如果在實驗誤差允許范圍內(nèi)mghn＝eq\f(1,2)mvn2，則機械能守恒定律得到驗證.方法二：任取兩點A、B.如果在實驗誤差允許范圍內(nèi)mghAB＝eq\f(1,2)mvB2－eq\f(1,2)mvA2，則機械守恒定律得到驗證.方法三：圖像法(如圖所示).圖若在實驗誤差允許范圍內(nèi)圖線是一條過原點且斜率為g的直線，則驗證了機械能守恒定律.4.誤差分析本實驗的誤差主要是由紙帶測量產(chǎn)生的偶然誤差以及重物和紙帶運動中的空氣阻力及打點計時器的摩擦阻力引起的系統(tǒng)誤差.5.實驗注意事項(1)打點計時器安裝時，要使兩限位孔的中線在同一豎直線上，以減小摩擦阻力.(2)應(yīng)選用質(zhì)量和密度較大的重物.增大密度可以減小體積，可使空氣阻力的影響相對減小.(3)實驗時，應(yīng)先接通電源，讓打點計時器正常工作后再松開紙帶讓重物下落.(4)本實驗中的幾種驗證方法均不需要(填“需要”或“不需要”)測重物的質(zhì)量m.(5)速度不能用v＝gt或v＝eq\r(2gh)計算，應(yīng)根據(jù)紙帶上測得的數(shù)據(jù)，利用vn＝eq\f(hn＋1－h(huán)n－1,2T)計算瞬時速度.案例2研究沿斜面下滑物體的機械能1.實驗器材氣墊導(dǎo)軌、數(shù)字計時器、帶有遮光條的滑塊.2.實驗裝置如圖所示，把氣墊導(dǎo)軌調(diào)成傾斜狀態(tài)，滑塊沿傾斜的氣墊導(dǎo)軌下滑時，忽略空氣阻力，重力勢能減小，動能增大.圖3.實驗測量及數(shù)據(jù)處理(1)測量兩光電門之間的高度差Δh；(2)滑塊經(jīng)過兩光電門時遮光條遮光時間Δt1和Δt2，計算滑塊經(jīng)過兩光電門時的瞬時速度.若遮光條的寬度為ΔL，則滑塊經(jīng)過兩光電門時的速度分別為v1＝eq\f(ΔL,Δt1)，v2＝eq\f(ΔL,Δt2)；(3)若在實驗誤差允許范圍內(nèi)滿足mgΔh＝eq\f(1,2)mv22－eq\f(1,2)mv12，則驗證了機械能守恒定律.4.誤差分析兩光電門之間的距離稍大一些，可以減小誤差；遮光條的寬度越小，誤差越小.例題精練1．（江蘇一模）某同學(xué)利用圖示裝置完成探究機械能守恒定律的實驗，實驗后發(fā)現(xiàn)重物重力勢能的減少量mgh小于動能的增加量mv2。你認(rèn)為造成這一結(jié)果的可能原因是（）A．紙帶與振針之間有摩擦阻力 B．重物下落過程中受到空氣阻力 C．釋放重物前紙帶不處于豎直位置 D．先釋放重物，后接通電源打出紙帶【分析】明確實驗原理，知道驗證機械能守恒定律的實驗時，由于空氣阻力以及紙帶與限位孔之間的摩擦，物體動能的增加量要小于重力勢能的減少量，如果減小的重力勢能小于增加的動能，說明測量下降高度或計算速度出現(xiàn)了較大的誤差?！窘獯稹拷猓候炞C機械能守恒定律的實驗時，由于空氣阻力以及紙帶與限位孔之間的摩擦，物體動能的增加量要小于重力勢能的減少量；本題中重力勢能的減小量小于動能的增加量，可能是測量誤差或者是先釋放重物后接通電源打出紙帶，導(dǎo)致打出第一個點時重物已下落一段距離，故測出的高度小于重物實際下落的高度，故D正確，ABC錯誤。故選：D?！军c評】解決本題的關(guān)鍵知道實驗的原理以及注意事項，明確實驗中由于誤差存在的原因。2．（荔灣區(qū)校級期中）如圖所示，為驗證機械能是否守恒，需要比較重物下落過程中任意兩點間的（）A．動能變化量與勢能變化量 B．速度變化量與勢能變化量 C．速度變化量與高度變化量 D．速度變化量與重力做功大小【分析】重物下落過程重力做功，重物的重力勢能轉(zhuǎn)化為重物的動能，根據(jù)實驗原理分析答題?！窘獯稹拷猓褐匚锵侣溥^程重力做功，重物的重力勢能轉(zhuǎn)化為重物的動能，如果重物重力勢能的減少量等于重物動能的增加量，則重物下落過程機械能守恒，為驗證機械能是否守恒，需要比較重物下落過程中任意兩點間的動能變化量與勢能變化量，故A正確，BCD錯誤。故選：A?！军c評】本題考查了驗證機械能守恒定律實驗，理解實驗原理是解題的前提，掌握基礎(chǔ)知識根據(jù)機械能守恒定律即可解題。隨堂練習(xí)1．（湖南學(xué)業(yè)考試）小明利用如圖所示裝置進(jìn)行“驗證機械能守恒定律”的實驗，下列說法正確的是（）A．必須用天平測量重物的質(zhì)量 B．必須用秒表測出下落時間t，通過v＝gt計算出瞬時速度v C．應(yīng)先釋放紙帶，再接通電源 D．打點計時器使用的是交流電源【分析】該實驗中，要驗證的是：mgh與是否相等，速度的計算要根據(jù)做勻變速直線運動時紙帶上某點的瞬時速度，等于這點前后相鄰兩點間的平均速度?！窘獯稹拷猓篈、實驗中，要驗證的是：mgh與是否相等，即驗證gh＝即可，故不需要用天平測量重物的質(zhì)量，故A錯誤；B、物體由靜止開始自由下落過程中受到空氣阻力和紙帶與打點計時器的摩擦阻力作用，不是自由落體運動，不能通過v＝gt計算出瞬時速度v，同時打點計時器本身可以測出下落時間，不需要再用到秒表來測量時間，故B錯誤；C、為了有效使用紙帶，實驗時應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶，故C錯誤；D、打點計時器必須采用交流電源才能正常工作，故D正確。故選：D。【點評】本題考查“驗證機械能守恒定律”的實驗，明確實驗原理，熟記處理紙帶問題的思路和方法，注意求瞬時速度的方法，并理解實驗中的注意事項。2．（蒼南縣月考）在“驗證機械能守恒定律”的實驗中給電磁打點計時器提供的電源如下，應(yīng)選擇（）A．4節(jié)干電池 B．3節(jié)蓄電池 C．學(xué)生電源4～6V，交流輸出 D．學(xué)生電源4～6V，直流輸出【分析】明確實驗原理，知道電磁打點計時器使用低壓交流電源，明確各種電源的性質(zhì)即可求解。【解答】解：在“驗證機械能守恒定律”的實驗中采用電磁打點計時器測量速度，電磁打點計時器使用4～6V的低壓交流電源，干電池、蓄電池均只能輸出直流電，故C正確，ABD錯誤。故選：C?！军c評】本題實質(zhì)上考查電磁打點計時器的使用，要知道它與電火式電磁打點計時器使用電源電壓的區(qū)別。3．（蒼南縣月考）在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，供選擇的重物有以下四個，應(yīng)選擇（）A．質(zhì)量為100g的鉤碼 B．質(zhì)量為10g的砝碼 C．質(zhì)量為200g的木球 D．質(zhì)量為10g的塑料球【分析】明確驗證機械能守恒定律的實驗原理，為了減小阻力的影響，重物選取質(zhì)量大一些，體積小一些的?！窘獯稹拷猓簽榱藴p小阻力的影響，重物選取質(zhì)量大一些，體積小一些的，故只能用質(zhì)量為100g的鉤碼，故A正確，BCD錯誤。故選：A?！军c評】本題考查驗證機械能守恒定律的實驗器材的選擇，要注意明確實驗誤差來源，選擇質(zhì)量大而體積小的重物可以減小空氣阻力的影響。4．（茶陵縣校級月考）某同學(xué)用如圖所示的裝置做“驗證機械能守恒定律”的實驗，下列說法正確的是（）A．必須用秒表測里重物下落的時間 B．可以不測量重物的質(zhì)量 C．電火花計時器使用的是直流電源 D．應(yīng)先釋放紙帶，再接通電源【分析】因為不需要知道物體在某點動能和勢能的具體數(shù)值，所以不必測量物體的質(zhì)量m，而只需驗證vn2＝ghn就行了；根據(jù)能量守恒分析重力勢能的減小量和動能增加量之間的關(guān)系。注意電火花打點計時器采用交流電源，實驗中應(yīng)先接通電源?！窘獯稹拷猓篈、打點計時器可以測量重錘下落的時間，不需要用秒表測量。故A錯誤；B、實驗中驗證動能的增加量和重力勢能的減小量是否相等，式子兩邊都有質(zhì)量，可以約去，實驗不需要測量重物的質(zhì)量。故B正確；C、電火花計時器使用的是交流電源，故C錯誤；D、應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶，故D錯誤；故選：B。【點評】打點計時器使用交流電源，在該實驗中不需要測量重物的質(zhì)量，為了高效的利用紙帶應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶。打點計時器可以測量重錘下落的時間綜合練習(xí)一．選擇題（共15小題）1．（浦口區(qū)校級學(xué)業(yè)考試）如圖所示為用打點計時器驗證機械能守恒定律的實驗裝置。關(guān)于這一實驗，下列說法中正確的是（）A．打點計時器應(yīng)接直流電源 B．應(yīng)先釋放紙帶，后接通電源打點 C．需使用秒表測出重物下落的時間 D．測出紙帶上兩點跡間的距離，可知重物相應(yīng)的下落高度【分析】正確解答本題需要掌握：理解該實驗的實驗原理，需要測量的數(shù)據(jù)等；明確打點計時器的使用；理解實驗中的注意事項以及如何進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；對于任何實驗注意從實驗原理、實驗儀器、實驗步驟、實驗數(shù)據(jù)處理、實驗注意事項這幾點去搞清楚?！窘獯稹拷猓海?）A、打點計時器應(yīng)接交流電源，故A錯誤；B、開始記錄時，應(yīng)先給打點計時器通電打點，然后再釋放重錘，讓它帶著紙帶一同落下，可以提高紙帶的利用率，故B錯誤；C、我們可以通過打點計時器計算時間，不需要秒表，故C錯誤；D、測出紙帶上兩點跡間的距離，可知重物相應(yīng)的下落高度，故D正確。故選：D?！军c評】對于基礎(chǔ)實驗要從實驗原理出發(fā)去理解，要親自動手實驗，深刻體會實驗的具體操作，不能單憑記憶去理解實驗。2．（徐州月考）如圖所示，“驗證機械能守恒定律”實驗中打出了一條紙帶，O為重物開始下落的起始位置，P為下落過程中的某一點，測得OP間距離為h，P點速度為v，若重物質(zhì)量為m，重力加速度為g，可說明重物在OP間運動時機械能守恒的表達(dá)式為（）A．mgh＜mv2 B．mgh＝mv2 C．mgh＜mv2 D．mgh═mv2【分析】若重力勢能的減小量等于動能的增加量，則可說明重物在OP間運動時機械能守恒。【解答】解：重物在OP間運動時，重力勢能的減小量為：△EP＝mgh，動能的增加量為△Ek＝mv2，若△EP＝△Ek，則可說明重物在OP間運動時機械能守恒。故選：B。【點評】本題通過重力勢能的減小量和動能的增加量比較驗證機械能守恒。3．（甘谷縣校級月考）用圖所示裝置做“驗證機械能守恒定律”實驗時，有以下操作，其中不正確的是（）A．將打點計時器的兩個限位孔調(diào)節(jié)到同一豎直線上 B．先放手讓紙帶和重物下落，再接通電源開關(guān) C．使重物靠近打點計時器 D．所選擇的紙帶最開始兩點間的距離應(yīng)接近2mm【分析】明確驗證機械能守恒定律的實驗，根據(jù)實驗的原理以及注意事項確定必要進(jìn)行的步驟和不當(dāng)?shù)牟僮鞑襟E?！窘獯稹拷猓篈、將打點計時器的兩個限位孔調(diào)節(jié)到同一豎直線上，可以減小紙帶運動過程中的摩擦力，故A正確。B、在使用打點計時器時應(yīng)先開電源再釋放紙帶，故B不正確。C、手提紙帶應(yīng)使重物靠近打點計時器，可以提高紙帶使用率，故C正確。D、如果為自由落體運動，則由h＝gt2＝×10×（0.02）2＝0.002m＝2mm知，所選擇的紙帶最開始兩點間的距離應(yīng)接近2mm，故D正確。本題選錯誤的，故選：B。【點評】本題考查驗證機械能守恒定律的實驗注意事項，要注意明確實驗原理，知道實驗中的注意事項，從而能準(zhǔn)確實驗。4．（江蘇學(xué)業(yè)考試）在“利用重錘自由下落驗證機械能守恒定律”的實驗中，產(chǎn)生誤差的主要原因是（）A．重錘下落的實際高度大于測量值 B．重錘下落的實際高度小于測量值 C．重錘實際末速度v大于gt（g為重力加速度，t為下落時間） D．重錘實際末速度v小于gt【分析】驗證機械能守恒定律的實驗中產(chǎn)生誤差的主要原因是：存在空氣阻力或者限位孔和紙帶之間存在摩擦?！窘獯稹拷猓候炞C機械能守恒定律的實驗中產(chǎn)生誤差的主要原因是：存在空氣阻力或者限位孔和紙帶之間存在摩擦，使得加速度小于重力加速度，則實際的速度v小于gt，故ABC錯誤，D正確。故選：D。【點評】本題考查了驗證機械能守恒定律實驗。解答實驗問題的關(guān)鍵是正確理解實驗原理和實驗方法，正確利用所學(xué)物理規(guī)律解決實驗問題。5．（江蘇月考）如圖所示為用打點計時器驗證機械能守恒定律的實驗裝置。關(guān)于此實驗，下列說法正確的是（）A．打點計時器應(yīng)接直流電源 B．實驗中應(yīng)先釋放紙帶，后接通電源 C．打點計時器的兩個限位孔不一定要在同一豎直線上 D．由于阻力的作用，重物重力勢能的減少量總是略大于動能的增加量【分析】正確解答本題需要掌握：理解該實驗的實驗原理，需要測量的數(shù)據(jù)等；明確打點計時器的使用；對于任何實驗注意從實驗原理、實驗儀器、實驗步驟、實驗數(shù)據(jù)處理、實驗注意事項這幾點去搞清楚?！窘獯稹拷猓篈、打點計時器應(yīng)接交流電源，故A錯誤；B、開始記錄時，應(yīng)先給打點計時器通電打點，然后再釋放重錘，讓它帶著紙帶一同落下，如果先放開紙帶讓重物下落，再接通打點計時時器的電源，由于重物運動較快，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，會對實驗產(chǎn)生較大的誤差，故B錯誤；C、實驗中必須保證兩限位孔在同一豎直線上，這樣能減少摩擦阻力的影響，故C錯誤；D、由于阻力的作用，部分機械能轉(zhuǎn)化為周圍物體的內(nèi)能，故重物重力勢能的減少量總是略大于動能的增加量，故D正確。故選：D?！军c評】本題考查驗證機械能守恒的實驗，對于基礎(chǔ)實驗要從實驗原理出發(fā)去理解，要親自動手實驗，深刻體會實驗的具體操作，不能單憑記憶去理解實驗。6．（海安市校級期中）在“驗證機械能守恒定律”實驗中，除鐵架臺、鐵夾、學(xué)生電源、紙帶、重物和刻度尺外，還需要選用下述儀器中的（）A．秒表 B．打點計時器 C．天平 D．彈簧秤【分析】用自由落體運動驗證機械能守恒，需要用到打點計時器，重物的質(zhì)量在計算過程中會被約掉。【解答】解：本實驗是驗證物體做自由落體運動時機械能守恒，所用的計時器為打點計時器而非秒表，本實驗需要驗證的表達(dá)式為：gh＝，不需要用天平來測量重物的質(zhì)量，也用不到彈簧秤，故B正確，ACD錯誤。故選：B。【點評】本題考查了驗證機械能守恒定律實驗。掌握本實驗的器材和實驗原理是解決本題的關(guān)鍵。7．（常熟市校級期末）如圖為“驗證機械能守恒定律”的實驗裝置，關(guān)于該實驗，下列說法中正確的是（）A．電磁打點計時器使用低壓直流電 B．可用公式v＝計算重物的速度 C．實驗時接通電源和釋放紙帶應(yīng)同時進(jìn)行 D．實驗中發(fā)現(xiàn)重物減小的重力勢能略大于增加的動能其主要原因是重物和紙帶下落時要受到阻力【分析】正確解答本題需要掌握：理解該實驗的實驗原理，需要測量的數(shù)據(jù)等；明確打點計時器的使用；理解實驗中的注意事項以及如何進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；對于任何實驗注意從實驗原理、實驗儀器、實驗步驟、實驗數(shù)據(jù)處理、實驗注意事項這幾點去搞清楚?！窘獯稹拷猓篈、打點計時器應(yīng)接低壓交流電源，故A錯誤；B、該實驗是驗證機械能守恒定律的實驗。因為我們知道自由落體運動只受重力，機械能就守恒。如果把重物看成自由落體運動，再運用自由落體的規(guī)律：v＝求解速度，那么就不需要驗證了，故B錯誤；C、開始記錄時，應(yīng)先給打點計時器通電打點，然后再釋放重錘，讓它帶著紙帶一同落下，如果實驗時接通電源和釋放紙帶應(yīng)同時進(jìn)行，由于重物運動較快，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，會對實驗產(chǎn)生較大的誤差，故C錯誤；D、實驗中發(fā)現(xiàn)重物減小的重力勢能略大于增加的動能其主要原因是重物和紙帶下落時要受到阻力作用，故D正確。故選：D?！军c評】對于基礎(chǔ)實驗要從實驗原理出發(fā)去理解，要親自動手實驗，深刻體會實驗的具體操作，不能單憑記憶去理解實驗。8．（揚州學(xué)業(yè)考試）采用落體法“驗證機械能守恒定律”的實驗中，下列步不必要的是（）A．用天平稱出錘的質(zhì)量 B．把電磁打點計時器固定到鐵架臺上，并與交流電源連接起來 C．把紙帶固定到重錘上，穿過打點計時器的限位孔，并把重錘提升到一定的高度 D．接通電源，釋放紙帶【分析】明確實驗原理，知道本實驗中比較mgh和mv2的大小關(guān)系，故m可約去；磁計時器要使用低壓交流電，接通電源，后放開紙帶；紙帶固定到重錘上，把重錘提升到一定的高度，讓其做自由落體。【解答】解：A、因為我們是比較mgh、mv2的大小關(guān)系，故m可約去比較，不需要用天平稱重物和夾子的質(zhì)量，故A是不必要的，BCD、電磁打點計時器要使用低壓交流電，紙帶固定到重錘上，把重錘提升到一定的高度，讓其做自由落體，在操作中，我們要先接通電源，后放開紙帶，故BCD必要。本題選不必要的，故選：A?！军c評】解決本題的關(guān)鍵知道實驗的原理，通過原理確定所需測量的物理量，以及知道實驗中的注意事項，在平時的學(xué)習(xí)中，需加以總結(jié)，要熟記求紙帶上某點瞬時速度的求法。9．（湘陰縣學(xué)業(yè)考試）如圖所示為“驗證機械能守恒定律”的實驗裝置，實驗中發(fā)現(xiàn)重物增加的動能總是略小于它減少的重力勢能，分析其產(chǎn)生的主要原因應(yīng)是（）A．重物及紙帶在下落時受到摩擦阻力 B．重物的質(zhì)量過大 C．先接通電源后釋放紙帶 D．重物的密度過大【分析】根據(jù)實驗的原理以及注意事項確定誤差的來源；知道阻力的影響使減小的重力勢能大于增大的動能?！窘獯稹拷猓褐挥性诤雎钥諝庾枇Φ那闆r下，才能視為機械能守恒；實驗中發(fā)現(xiàn)重物增加的動能略小于減少的重力勢能，其主要原因是重物下落時受到阻力作用，使得部分重力勢能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；故A正確BCD錯誤。故選：A?！军c評】解決本題的關(guān)鍵知道實驗的原理和誤差來源，明確空氣阻力和摩擦阻力是本實驗中的誤差來源。10．（江都區(qū)校級月考）在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，下列說法正確的是（）A．實驗中，需用天平測出重物的質(zhì)量 B．實驗中，需用秒表測出重物下落的時間 C．不可以用公式v＝gt來計算重錘的速度 D．實驗時，應(yīng)先釋放紙帶，再接通電源【分析】明確驗證機械能守恒定律實驗的實驗原理，了解實驗的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項，清楚該實驗的誤差來源等?！窘獯稹拷猓篈、因為我們是比較mgh與mv2的大小關(guān)系，故m可約去比較，不需要測出重物的質(zhì)量，故A錯誤；B、利用打點計時器可以直接讀出下落時間，不需要使用秒表，故B錯誤；C、實驗中如果利用v＝gt計算速度，則即認(rèn)為物體只受重力則機械能一定守恒，不需要再驗證了，故不能用v＝gt求速度，故C正確；D、先接通電源，再松開紙帶，讓重物自由下落，在紙帶上打出一系列點，利于數(shù)據(jù)的采集和處理，故D錯誤。故選：C?！军c評】本題考查驗證機械能守恒定律的實驗方法，要知道重物帶動紙帶下落過程中能量轉(zhuǎn)化的過程和能量守恒，知道能夠減小實驗誤差的方法，從而明確實驗中的注意事項。11．（無錫學(xué)業(yè)考試）“驗證機械能守恒定律”的實驗裝置如圖所示。關(guān)于該實驗，下列說法不正確的是（）A．重物應(yīng)選用質(zhì)量較大的物體 B．兩個限位孔應(yīng)在同一豎直線上 C．打點計時器應(yīng)接低壓交流電源 D．應(yīng)先釋放紙帶，后接通電源【分析】明確實驗原理，知道為了減小阻力的影響，重物選用密度較大的物體，兩個限位孔在同一豎直線上。打點計時器使用交流電源，實驗時先接通電源，再釋放紙帶?！窘獯稹拷猓篈、為了讓重物的運動接近自由落體，忽略阻，重物應(yīng)選擇密度大的物體，故A正確；B、為了減小摩擦力，限位孔應(yīng)在同一豎直線上；故B正確；C、打點計時器利用振針的振動打點，應(yīng)采用低壓交流電源；故C正確；D、開始記錄時，應(yīng)先給打點計時器通電打點，然后再釋放重錘，讓它帶著紙帶一同落下，如果先放開紙帶讓重物下落，再接通打點計時時器的電源，由于重物運動較快，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，會對實驗產(chǎn)生較大的誤差，故D不正確。本題選不正確的，故選：D?！军c評】對于基礎(chǔ)實驗要從實驗原理出發(fā)去理解，要親自動手實驗，深刻體會實驗的具體操作，不能單憑記憶去理解實驗。在實驗中注意體會實驗的誤差來源，并能找到合適的方向去減小誤差。12．（大連學(xué)業(yè)考試）如圖所示，是用打點計時器驗證機械能守恒定律的實驗裝置．下列說法中正確的是（）A．打點計時器應(yīng)接直流電源 B．應(yīng)先釋放紙帶，后接通電源打點 C．需使用秒表測出重物下落的時間 D．將連有重錘的紙帶穿過限位孔，把重錘提升到靠近打點計時器并靜止【分析】正確解答本題需要掌握：理解該實驗的實驗原理，需要測量的數(shù)據(jù)等；明確打點計時器的使用；理解實驗中的注意事項以及如何進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；對于任何實驗注意從實驗原理、實驗儀器、實驗步驟、實驗數(shù)據(jù)處理、實驗注意事項這幾點去搞清楚．【解答】解：A、打點計時器應(yīng)接交流電源，故A錯誤；B、開始記錄時，應(yīng)先給打點計時器通電打點，然后再釋放重錘，讓它帶著紙帶一同落下，可以提高紙帶的利用率，故B錯誤；C、我們可以通過打點計時器計算時間，不需要秒表，故C錯誤；D、固定好打點計時器，將連有重物的紙帶穿過限位孔，用手提住，將紙帶和重錘提升到一定高度，盡量靠近打點計時器。故D正確。故選：D?！军c評】對于基礎(chǔ)實驗要從實驗原理出發(fā)去理解，要親自動手實驗，深刻體會實驗的具體操作，不能單憑記憶去理解實驗．13．（江蘇學(xué)業(yè)考試）在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，下列釋放紙帶的操作正確的是（）A． B． C． D．【分析】本題根據(jù)該實驗的實驗原理，明確打點計時器的使用方法和實驗中的注意事項，即可解答．【解答】解：本實驗應(yīng)盡量減小摩擦阻力，實驗時應(yīng)用手豎直提著紙帶，使重物靜止在打點計時器下方，釋放紙帶前，重物緊靠著打點計時器下方的位置，故A正確，BCD錯誤。故選：A?！军c評】對于基礎(chǔ)實驗要從實驗原理出發(fā)去理解，要親自動手實驗，深刻體會實驗的具體操作，不能單憑記憶去理解實驗．14．（鹽都區(qū)校級學(xué)業(yè)考試）圖示為“驗證機械能守恒定律”的實驗裝置。關(guān)于該實驗，下列說法中正確的是（）A．選擇體積大、質(zhì)量小的重錘 B．可用公式v＝gt計算重錘的速度 C．接通電源和釋放紙帶必須同時進(jìn)行 D．重錘下落的高度可通過紙帶上點間的距離來確定【分析】理解該實驗的實驗原理，需要測量的數(shù)據(jù)等；明確打點計時器的使用；理解實驗中的注意事項以及如何進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；對于任何實驗注意從實驗原理、實驗儀器、實驗步驟、實驗數(shù)據(jù)處理、實驗注意事項這幾點去搞清楚，某點速度若用公式v＝gt時，則實驗得不到驗證，仍是理論推導(dǎo)。【解答】解：A、為了減小阻力的影響，重錘選擇質(zhì)量大一些、體積小一些的，故A錯誤。B、若t為起點到某點的時間，計算該點的速度不能用公式v＝gt，仍通過紙帶上的平均速度等于瞬時速度來確定。故B錯誤。C、先接通電源，再松開紙帶，讓重物自由下落，在紙帶上打出一系列點，利于數(shù)據(jù)的采集和處理，故C錯誤。D、下落的高度可通過紙帶上點間的距離來確定，從而確定減小的重力勢能，再與增加的動能相比較，即可驗證。故D正確。故選：D?！军c評】對于基礎(chǔ)實驗要從實驗原理出發(fā)去理解，要親自動手實驗，深刻體會實驗的具體操作，不能單憑記憶去理解實驗。在實驗中注意體會實驗的誤差來源，并能找到合適的方向去減小誤差。15．（銀川校級期末）“驗證機械能守恒定律”的實驗中，對于自由下落的重物，下列選擇條件中不必要的是（）A．選用重物時，重的比輕的好 B．選用重物時，體積小的比大的好 C．選定重物后，為計算其動能和勢能的變化量，需要稱出它的質(zhì)量 D．重物所受重力應(yīng)遠(yuǎn)大于它所受的空氣阻力和紙帶受到打點計時器的阻力【分析】為了減小實驗的誤差，重物的重力應(yīng)遠(yuǎn)大于空氣阻力和紙帶與打點計時器的阻力，所以重物應(yīng)選擇質(zhì)量大一些，體積小一些的．【解答】解：A、為了減小實驗的誤差，重物選取質(zhì)量大一些，體積小一些的，故A、B正確。C、實驗中驗證動能的增加量和重力勢能的減小量，兩端都有質(zhì)量，可以約去，所以不需要測量重物的質(zhì)量，故C錯誤。D、為了減小阻力引起的誤差，重物所受重力應(yīng)遠(yuǎn)大于它所受的空氣阻力和紙帶受到打點計時器的阻力，故D正確。本題選不必要的；故選：C?！军c評】對于基礎(chǔ)實驗要從實驗原理出發(fā)去理解，要親自動手實驗，深刻體會實驗的具體操作，不能單憑記憶去理解實驗．二．多選題（共8小題）16．（尖山區(qū)校級月考）關(guān)于“用落體法驗證機械能守恒定律”的實驗，下列說法中正確的是（）A．重物最好選擇密度較小的木塊 B．重物的質(zhì)量可以不測量 C．實驗中應(yīng)先接通電源，后釋放紙帶 D．可以利用公式v＝求解瞬時速度【分析】用自由落體運動運動需要驗證的方程是：mgh＝mv2，可知不需要測量重物的質(zhì)量m，為保證重物做自由落體運動，必須保證計時器的兩限位孔在同一豎直線上且重物的質(zhì)量要大體積要小，所受空氣阻力會較小，實驗誤差小．操作時應(yīng)先接通電源后釋放紙帶前，釋放之代簽重物應(yīng)靠近打點計時器。【解答】解：A、重物最好選擇密度較大的鐵塊，受到的阻力較小，故A錯誤；BC、以自由落體運動為例來驗證機械能守恒定律，需要驗證的方程是：mgh＝mv2，因為我們是比較mgh、mv2的大小關(guān)系，故m可約去比較，不需要用天平測量重物的質(zhì)量，操作時應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶，故BC正確；D、不能利用公式v＝來求解瞬時速度，否則體現(xiàn)不了實驗驗證，卻變成了理論推導(dǎo)，故D錯誤。故選：BC?！军c評】掌握實驗原理，明確實驗原理是解決有關(guān)實驗問題的關(guān)鍵．根據(jù)實驗原理來選擇器材，安排操作步驟和處理數(shù)據(jù)等等。17．（雙陽區(qū)校級月考）用如圖所示裝置做“驗證機械能守恒定律”實驗時，釋放重物前有以下操作，其中正確的是（）A．將打點計時器的兩個限位孔調(diào)節(jié)到同一豎直線上 B．手提紙帶任意位置 C．使重物靠近打點計時器【分析】明確驗證機械能守恒的實驗原理，根據(jù)實驗的原理以及注意事項確定沒有必要進(jìn)行的步驟和不當(dāng)?shù)牟襟E?！窘獯稹拷猓篈、將打點計時器的兩個限位孔調(diào)節(jié)到同一豎直線上，可以減小紙帶運動過程中的摩擦力，故A正確；B、C、手提紙帶應(yīng)使重物靠近打點計時器，可以提高紙帶使用率，故B錯誤，C正確故選：AC?！军c評】本題考查驗證機械能守恒定律實驗的注意事項，要注意明確實驗原理，知道實驗中注意事項以及實驗基本方法。18．（永春縣校級期末）下列關(guān)于“驗證機械能守恒定律”實驗的實驗誤差的說法中，正確的是（）A．重物質(zhì)量的稱量不準(zhǔn)會造成較大誤差 B．重物質(zhì)量選用得大些，有利于減小誤差 C．重物質(zhì)量選用得較小些，有利于減小誤差 D．紙帶下落和打點不同步會造成較大誤差【分析】解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項。清楚該實驗的誤差來源。【解答】解：A、因為我們是比較mgh、mv2的大小關(guān)系，故m可約去比較，不需要用天平，所以重錘的質(zhì)量稱量不準(zhǔn)不會造成較大的誤差，故A錯誤。B、實驗供選擇的重物應(yīng)該相對質(zhì)量較大、體積較小的物體，這樣能減少摩擦阻力的影響，故B正確。C、根據(jù)B選項分析知道，故C錯誤。D、開始記錄時，應(yīng)先給打點計時器通電打點，然后再釋放重錘，讓它帶著紙帶一同落下，如果先放開紙帶讓重物下落，再接通打點計時時器的電源，由于重物運動較快，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，會對實驗產(chǎn)生較大的誤差。故D正確。故選：BD?！军c評】要知道重物帶動紙帶下落過程中能量轉(zhuǎn)化的過程和能量守恒。知道能夠減小實驗誤差的方法。19．在“驗證機械能守恒定律”實驗中，為測量速度及高度而選擇紙帶時，較為理想的紙帶具備的特點是（）A．點跡小而清晰的 B．點跡粗的 C．第一、二點距離接近2mm的 D．紙帶長度較長的（60～80cm）【分析】明確驗證機械能守恒定律的實驗原理，知道實驗中選擇紙帶的方法?！窘獯稹拷猓篈B、點跡小而清晰的紙帶在測量時產(chǎn)生的誤差小，計算結(jié)果準(zhǔn)確，故A正確，B錯誤；C、根據(jù)實驗需要驗證的關(guān)系mgh＝mv2，其中h應(yīng)為從靜止開始下落的高度，而重物從靜止開始下落的第一個0.02s內(nèi)所下落的高度h＝＝m≈0.002m＝2mm，因此紙帶上第一、二點距離接近2mm的表示在打第一點時的瞬時重物的速度為零，故C正確；D、為了減小測量誤差，應(yīng)多打出一些點的，所以應(yīng)選擇紙帶長度較長的，約為60～80cm的紙帶，故D正確。故選：ACD。【點評】正確解答實驗問題的前提是明確實驗原理，從實驗原理出發(fā)進(jìn)行分析所測數(shù)據(jù)，如何測量計算，從而明確應(yīng)如何選擇紙帶。20．在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，下列物理量中要用工具測量的有（），通過計算得到的有（）A．重錘的質(zhì)量 B．初始時重錘距地面的高度 C．重錘下落的高度 D．與重錘下落高度對應(yīng)的重錘瞬時速度【分析】驗證機械能守恒定律的實驗原理是：以自由落體運動為例，需要驗證的方程是：mgh＝mv2，h和v由打點計時器所打的紙帶進(jìn)行測量?！窘獯稹拷猓候炞C機械能守恒定律中，需要驗證的方程是：mgh＝mv2，質(zhì)量可以消去，故需要知道下降的高度和速度；重錘下落的高度要用毫米刻度尺直接量出，下落這一高度時對應(yīng)的速度由中間時刻的瞬時速度等于那一段時間內(nèi)的平均速度求出，故需用工具測量的是C，通過計算得到的是D。故選：CD?！军c評】本題考查驗證機械能守恒定律的實驗，要注意掌握實驗原理和實驗方法即可正確確定應(yīng)測量的物理量。21．在“驗證機械能守恒定律”的實驗中．下列器材必須要用的是（多選）．A． B． C． D．【分析】驗證機械能守恒定律的原理，重錘下落損失的重力勢能等于其增加的動能（在實驗誤差允許范圍內(nèi)）；計算動能時，需計算速度，需要刻度尺，要用到打點計時器．不需要測量重錘的質(zhì)量．【解答】解：在驗證機械能守恒的實驗中，質(zhì)量可測可不測，所以不必需要天平，讓重錘帶動紙帶下落，不需要小車，因為時間可以通過打點計時器打出的紙帶上直接讀出，實驗中需測量速度，則需要刻度尺測量點跡間的距離。故C、D正確，A、B錯誤。故選：CD?！军c評】考查了驗證機械能守恒定律的原理及所需的儀器．熟悉原理即可知道實驗所需的器材．22．如圖是用自由落體法驗證機械能守恒定律時得到的一條紙帶，有關(guān)尺寸已在圖中注明，取n點來驗證機械能守恒定律，下面列舉一些計算n點速度的方法，其中正確的是（）A．n點是第n個點，則vn＝gnT B．n點是第n個點，則vn＝g（n﹣1）T C．vn＝ D．vn＝【分析】該實驗是驗證機械能守恒定律的實驗，不能把重物看成自由落體運動，再運用自由落體的規(guī)律求解速度，那么就不需要驗證了，求速度時我們是利用勻變速直線運動的規(guī)律即勻變速直線運動中時間中點的瞬時速度等于該過程中的平均速度．【解答】解：A、該實驗是驗證機械能守恒定律的實驗，不能把重物看成自由落體運動，再運用自由落體的規(guī)律求解速度，那么就不需要驗證了，AB選項都是利用了自由落體運動規(guī)律求速度的，故AB錯誤；C、根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的瞬時速度大小等于該過程中的平均速度大小可以求出某點的瞬時速度，由力可知，n﹣1到n+1之間的距離為xn+xn+1或hn+1﹣hn﹣1；可以求出N點的速度為：vN＝，或vN＝，故AB錯誤，CD正確。故選：CD?！军c評】本題考查驗證機械能守恒定律的數(shù)據(jù)分析方法，要注意明確實驗原理，知道不能根據(jù)實驗結(jié)論來驗證結(jié)論，只能根據(jù)紙帶來求解速度和重力勢能的改變量．23．利用重物下落驗證機械能守恒定律的實驗中，下面敘述正確的是（）A．應(yīng)該用天平稱出重物的質(zhì)量 B．必須選用點跡清晰，特別是第一點沒有拉成長條的紙帶 C．操作時應(yīng)在接通電源的同時放開紙帶 D．電磁打點計時器應(yīng)接在電壓為4～6V的交流電源上【分析】解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項，清楚該實驗的誤差來源．【解答】解：A、驗證機械能守恒，即驗證動能的增加量和重力勢能的減小量是否相等，質(zhì)量可以約去，可以不稱出重物的質(zhì)量，故A錯誤。B、在選擇紙帶時，要求點跡清晰的紙帶，若第一個點被拉長，則說明指針與紙帶之間距離太小，摩擦力大，實驗誤差大，故B正確；C、開始記錄時，應(yīng)先給打點計時器通電打點，然后再釋放重錘，讓它帶著紙帶一同落下，如果先放開紙帶讓重物下落，再接通打點計時時器的電源，由于重物運動較快，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，會對實驗產(chǎn)生較大的誤差，故C錯誤；D、電磁打點計時器的工作電源是4～6V的交流電源，故D正確。故選：BD?！军c評】正確解答實驗問題的前提是明確實驗原理，從實驗原理出發(fā)進(jìn)行分析所需實驗器材、所測數(shù)據(jù)、誤差分析等，會起到事半功倍的效果．三．填空題（共10小題）24．（永春縣校級期中）在《驗證機械能守恒定律》的實驗中，打點計時器所用電源為50Hz，當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊闹禐?.80m/s2，測得所用重物的質(zhì)量為1.00kg，甲、乙、丙三學(xué)生分別用同一裝置打出三條紙帶，量出各紙帶上第1、2兩點間的距離分別為0.18cm、0.19cm、0.25cm，從紙帶中可看出丙學(xué)生在操作上肯定有錯誤，可能的原因是先放紙帶后接通電源．【分析】根據(jù)自由落體運動的位移公式求出第1、2點間的距離，從而判斷出三位同學(xué)的操作哪個有錯誤．阻力越小，加速度越接近重力加速度，驗證機械能守恒越合理．【解答】解：根據(jù)自由落體運動的位移公式求出第1、2點間的距離，從而判斷出三位同學(xué)的操作哪個有錯誤．阻力越小，加速度越接近重力加速度，驗證機械能守恒越合理．解：若物體做自由落體運動，則第1、2兩點間的距離x＝gt2＝1.96mm，可知丙同學(xué)操作錯誤，錯誤原因可能是先放紙帶后接通電源．故答案為：丙；先放紙帶后接通電源．【點評】解決本題的關(guān)鍵掌握紙帶選擇的方法，知道操作錯誤可能形成的原因．25．（寧德期中）在驗證機械能守恒定律實驗中，電源頻率為50Hz．某同學(xué)按照正確的操作選得紙帶如圖所示，其中O是起始點，A、B、C、D、E是紙帶上連續(xù)五個點，測得它們到O的距離如圖所示，（單位cm）．若實驗中所用重錘的質(zhì)量m＝1kg，則到達(dá)C點時，重錘的速度vC＝4m/s，重錘的動能Ek＝8J，從開始下落起至C點重錘的重力勢能的減小量是8.26JJ，由此可得出的結(jié)論是在誤差允許的范圍內(nèi)，物體減小的重力勢能等于增加的動能，所以機械能是守恒的．．（g取10m/s2）【分析】實驗時應(yīng)先接通電源，再釋放重錘；根據(jù)重錘下降的高度求出重力勢能的減小量，根據(jù)某段時間內(nèi)平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出D點的速度，從而得出動能的增加量．【解答】解：根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出C點的速度vC＝＝4m/s重錘的動能Ek＝m＝（4）2＝8J．從O打到C點的過程中，重力勢能的減小量為△Ep＝mgh＝1×9.8×0.8424J＝8.26J；由此可得出的結(jié)論是在誤差允許的范圍內(nèi)，物體減小的重力勢能等于增加的動能，所以機械能是守恒的．故答案為：4，8，8.26J，在誤差允許的范圍內(nèi)，物體減小的重力勢能等于增加的動能，所以機械能是守恒的．【點評】解決本題的關(guān)鍵掌握紙帶的處理方法，會通過紙帶求解瞬時速度，從而得出動能的增加量．26．（浙江期中）某同學(xué)利用如圖所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律．（1）請指出該同學(xué)在實驗操作中存在的兩處明顯錯誤：①打點計時器接交流電源，②重物要靠近打點計時器釋放．；（2）實驗中應(yīng)先接通電源開關(guān)，再釋放紙帶；（接通電源開關(guān)，釋放紙帶）（3）實驗中需要對比是否相等的兩個量是重物減少的重力勢能和增加的動能，實驗中不需測量重物的質(zhì)量（必須，不需）．【分析】解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項，清楚該實驗的誤差來源．打點計時器應(yīng)使用交流電源，重物釋放時應(yīng)緊靠打點計時器．由于存在空氣阻力和紙帶的摩擦阻力，重力勢能減小除了轉(zhuǎn)化給了動能還有一部分轉(zhuǎn)化給摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能．【解答】解：（1）該同學(xué)在實驗操作中存在的兩處明顯錯誤：①打點計時器不能使用直流電源，應(yīng)使用交流電源．②重物開始釋放時應(yīng)緊靠打點計時器，否則打不到點或打的點太少．（2）開始記錄時，應(yīng)先接通電源開關(guān)，然后再釋放紙帶，讓它帶著紙帶一同落下，如果先放開紙帶讓重物下落，再接通打點計時時器的電源，由于重物運動較快，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，會對實驗產(chǎn)生較大的誤差．（3）實驗中需要對比是否相等的兩個量是重物減少的重力勢能和增加的動能，在“驗證機械能守恒定律”實驗中，由mgh＝mv2知gh＝v2，所以不需用天平稱出重物的質(zhì)量．故答案為：（1）①打點計時器接交流電源；②重物要靠近打點計時器釋放．（2）接通電源開關(guān)；釋放紙帶（3）重物減少的重力勢能；增加的動能，不需．【點評】要知道重物帶動紙帶下落過程中能量轉(zhuǎn)化的過程和能量守恒．重物帶動紙帶下落過程中，除了重力還受到阻力，從能量轉(zhuǎn)化的角度，由于阻力做功，重力勢能減小除了轉(zhuǎn)化給了動能還有一部分轉(zhuǎn)化給摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能．27．（雅安期末）驗證機械能守恒定律的實驗裝置如圖甲所示，質(zhì)量m＝1kg的重物自由下落，在紙帶上打出一系列的點，如圖乙所示（相鄰記數(shù)點間的時間間隔為0.02s），則：（1）打點計時器打下計數(shù)點B時，物體的速度vB＝0.98m/s（2）從起點P到打下計數(shù)點B的過程中物體的重力勢能減少量△EP＝0.49J，此過程中物體動能的增加量△Ek＝0.48J．（保留兩位有效數(shù)字，g取9.8m/s2）（3）通過計算可得知△EP＞△Ek（填“＜”、“＞”或“＝”），這是因為有阻力做功，物體的機械能損失?！痉治觥坷迷趧蜃兯僦本€運動中，中間時刻的瞬時速度等于該過程中的平均速度來求B的速度大小，然后根據(jù)動能、勢能定義進(jìn)一步求得動能和勢能的變化情況。動能的增加量：mv2，勢能的減小量：mgh；由于物體下落過程中存在摩擦阻力，因此動能的增加量小于勢能的減小量?！窘獯稹拷猓海?）根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，B點的速度等于AC段的平均速度，故：vB＝m/s＝0.98m/s；（2）由題意可得物體由P到B的過程中，重物高度下降了：△h＝5.01cm，故重力勢能的減小量：△EP＝mg△h＝1×9.8×0.501J≈0.49J；則動能的增加量：△EK＝mvB2＝×1×（0.98）2J≈0.48J。（3）由于物體下落過程中存在摩擦阻力，這樣驗證的系統(tǒng)誤差總是使重物的重力勢能的減少量略大于動能的增加量。故答案為：（1）0.98（2）0.49；0.48；（3）＞；有阻力做功，物體的機械能損失【點評】要知道重物帶動紙帶下落過程中能量轉(zhuǎn)化的過程和能量守恒，重物帶動紙帶下落過程中，除了重力還受到阻力，從能量轉(zhuǎn)化的角度，由于阻力做功，重力勢能減小除了轉(zhuǎn)化給了動能還有一部分轉(zhuǎn)化給摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能。28．（全國卷Ⅱ模擬）用如圖1實驗裝置驗證m1、m2組成的系統(tǒng)機械能守恒．m2從高處由靜止開始下落，m1上拖著的紙帶通過打點計時器打出一系列的點，對紙帶上的點跡進(jìn)行測量，即可驗證機械能守恒定律．圖2給出的是實驗中獲取的一條紙帶：0是打下的第一個點，每相鄰兩計數(shù)點間還有4個打點（圖中未標(biāo)出），計數(shù)點間的距離如圖2所示．已知m1＝50g、m2＝150g，則（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）（1）在紙帶上打下記數(shù)點5時的速度v＝2.4m/s；（2）在0～5過程中系統(tǒng)動能的增量△EK＝0.58J，系統(tǒng)勢能的減少量△EP＝0.60J（計算時g取10m/s2）．由此得出的結(jié)論是：在誤差允許的范圍內(nèi)，m1、m2組成的系統(tǒng)機械能守恒（3）若某同學(xué)作出﹣h圖象如圖3，則當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝9.7m/s2．【分析】（1）根據(jù)在勻變速直線運動中時間中點的瞬時速度大小等于該過程中的平均速度，可以求出打下記數(shù)點5時的速度大??；（2）根據(jù)物體的初末動能大小可以求出動能的增加量，根據(jù)物體重力做功和重力勢能之間的關(guān)系可以求出系統(tǒng)重力勢能的減小量，比較動能增加量和重力勢能減小量之間的關(guān)系可以得出機械能是否守恒；（3）根據(jù)圖象的物理意義可知，圖象的斜率大小等于物體的重力加速度大??；【解答】解：（1）根據(jù)在勻變速直線運動中時間中點的瞬時速度大小等于該過程中的平均速度，可知打第5個點時的速度為：v5＝＝2.4m/s（2）物體的初速度為零，所以動能的增加量為：△Ek＝（m1+m2）﹣0＝＝0.58J；重力勢能的減小量等于物體重力做功，故：△EP＝W＝（m2﹣m1）gh＝（0.15﹣0.05）×10×（0.384+0.216）＝0.60J；由此可知動能的增加量和勢能的減小量基本相等，因此在在誤差允許的范圍內(nèi)，m1、m2組成的系統(tǒng)機械能守恒．（3）本題中根據(jù)機械能守恒可知，m2gh﹣m1gh＝（m1+m2）v2，即有：v2＝gh＝gh，所以v2﹣h圖象中圖象的斜率表示重力加速度的一半，由圖可知，斜率k＝4.85，故當(dāng)?shù)氐膶嶋H重力加速度為：g＝2k＝9.7m/s2．故答案為：（1）2.4；（2）0.58；0.60；在誤差允許的范圍內(nèi)，m1、m2組成的系統(tǒng)機械能守恒，（3）9.7【點評】本題全面的考查了驗證機械能守恒定律中的數(shù)據(jù)處理問題，要熟練掌握勻變速直線運動的規(guī)律以及功能關(guān)系，增強數(shù)據(jù)處理能力．29．（伊州區(qū)校級期末）在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，質(zhì)量m＝1kg的物體自由下落，得到如乙圖所示的紙帶，相鄰計數(shù)點間的時間間隔為0.04s．那么從打點計時器打下起點O到打下B點的過程中，物體重力勢能的減少量Ep＝2.28J，此過程中打點計時器打點B時的速度VB＝2.13m/s，物體動能的增加量Ek＝2.27J．由此可得到的結(jié)論是：在誤差允許的范圍內(nèi)機械能守恒．．（g＝9.8m/s2，保留三位有效數(shù)字）【分析】根據(jù)物體下降的高度求出重力勢能的減小量，根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出B點的瞬時速度，從而得出物體動能的增加量．【解答】解：物體重力勢能的減小量Ep＝mgh＝1×9.8×0.2325J＝2.28J．B點的瞬時速度，則物體動能的增加量，實驗的結(jié)論是：在誤差允許的范圍內(nèi)機械能守恒．故答案為：2.28；2.13；2.27；在誤差允許的范圍內(nèi)機械能守恒．【點評】解決本題的關(guān)鍵掌握紙帶的處理，會通過紙帶求解瞬時速度，從而得出動能的增加量，難度不大．30．（包河區(qū)校級四模）用自由落體法進(jìn)行“驗證機械能守恒定律”的實驗．（1）實驗完畢后選出一條紙帶如圖1所示，其中O點為電磁打點計時器打下的第一個點，A、B、C為三個計數(shù)點，打點計時器通以50Hz的交流電．用刻度尺測得OA＝12.41cm，OB＝18.60cm，OC＝27.21cm，在計數(shù)點A和B、B和C之間還各有一個點，重物的質(zhì)量為1.00kg，取g＝9.80m/s2．甲同學(xué)根據(jù)以上數(shù)據(jù)算出：當(dāng)打點計時器打到B點時重物的重力勢能比開始下落時減少了1.82J；此時重物的動能比開始下落時增加了1.71J．（結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）．實驗中產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因是紙帶通過打點計時器受摩擦阻力、空氣阻力（2）乙同學(xué)利用他自己實驗時打出的紙帶，測量出了各計數(shù)點到打點計時器打下的第一個點的距離h，算出了各計數(shù)點對應(yīng)的速度v，以h為橫軸，以為縱軸畫出了如圖2的圖線．圖線未過原點O的原因是先釋放重物，再接通計時器電源．【分析】（1）根據(jù)物體下落的高度求出重力勢能的減小量，結(jié)合某段時間內(nèi)平均速度等于中間時刻的瞬時速度得出B點的瞬時速度，從而得出動能的增加量．通過能量守恒的角度確定誤差形成的原因．（2）根據(jù)圖象中下落的高度為0時，動能不為零，確定圖線不過原點的原因．【解答】解：（1）當(dāng)打點計時器打到B點時重物的重力勢能比開始下落時減少了：△Ep＝mgh＝1×9.8×0.186J≈1.82J．B點的瞬時速度等于AC段的平均速度為：則重物動能的增加量為：．重力勢能的減小量大于動能增加量的原因是紙帶通過打點計時器受摩擦阻力、空氣阻力（2）根據(jù)mgh＝得：可知﹣h圖線應(yīng)該是一條過原點的直線，現(xiàn)在圖線不過原點，下落高度為零時，動能的增量不為零，可知在操作中先釋放重物，再接通電源．故答案為：（1）1.82，1.71，紙帶通過打點計時器受摩擦阻力、空氣阻力．（2）先釋放重物，再接通計時器電源．【點評】解決本題的關(guān)鍵知道實驗的原理以及知道實驗誤差形成的原因，掌握紙帶的處理方法，會通過紙帶求解瞬時速度以及加速度的大小．31．（東湖區(qū)校級模擬）在“用打點計時器驗證機械能守恒定律”的實驗中，質(zhì)量m＝1.00kg的重物拖著紙帶豎直下落，打點計時器在紙帶上打下一系列的點，如圖所示。相鄰計數(shù)點時間間隔為0.04s，P為紙帶運動的起點，從P點到打下B點過程中物體重力勢能的減少△Ep＝2.28J，在此過程中物體動能的增加量△EK＝2.26J．（已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝9.80m/s2，答案保留三位有效數(shù)字）用V表示各計數(shù)點的速度，h表示各計數(shù)點到P點的距離，以為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出﹣h的圖線，若圖線的斜率等于某個物理量的數(shù)值時，說明重物下落過程中機械能守恒，該物理量是當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭?！痉治觥坷脛蜃兯僦本€運動的推論，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度，從而求出動能。根據(jù)功能關(guān)系得重力勢能減小量等于重力做功的數(shù)值。要能夠找出斜率和截距的物理意義，我們必須要從物理角度找出兩個物理變量的關(guān)系表達(dá)式。【解答】解：根據(jù)重力勢能的定義式得出：從點p到打下計數(shù)點D的過程中，重錘重力勢能減小量△EP＝mgh＝1.0×9.8×0.2325J＝2.28J利用勻變速直線運動的推論vB＝＝＝2.13m/sEkB＝mvB2＝0.2.26J此過程中物體動能的增加量△EK＝EkB﹣0＝0.2.26J。利用v2﹣h圖線處理數(shù)據(jù)，物體自由下落過程中機械能守恒，mgh＝mv2，即v2＝gh所以以v2為縱軸，以h為橫軸畫出的圖線應(yīng)是過原點的傾斜直線。那么v2﹣h圖線的斜率就等于當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭。故答案為：2.28，2.26，當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭?！军c評】對于物理量線性關(guān)系圖象的應(yīng)用我們要從兩方面：1、從物理角度找出兩變量之間的關(guān)系式2、從數(shù)學(xué)角度找出圖象的截距和斜率，兩方面結(jié)合解決問題。32．（南關(guān)區(qū)校級期末）在“驗證機械能守恒定律”的一次實驗中，質(zhì)量m＝1kg的重物自由下落，在紙帶上打出一系列的點，如圖所示（相鄰記數(shù)點時間間隔為0.02s），那么：（1）打點計時器打下計數(shù)點B時，物體的速度vB＝0.98m/s；（2）從起點P到打下計數(shù)點B的過程中物體的重力勢能減少量△EP＝0.49J，此過程中物體動能的增加量△Ek＝0.48J；（g取9.8m/s2）（3）通過計算，數(shù)值上△EP＞△Ek，這是因為紙帶和重錘運動過程中受阻力做功．【分析】利用在勻變速直線運動中，中間時刻的瞬時速度等于該過程中的平均速度來求B的速度大小，然后根據(jù)動能、勢能定義進(jìn)一步求得動能和勢能的變化情況．動能的增加量：mv2，重力勢能的減小量：mgh；由于物體下落過程中存在摩擦阻力，因此動能的增加量小于勢能的減小量．【解答】解：（1）中間時刻的瞬時速度等于該過程中的平均速度來求B的速度大?。簐B＝＝0.98m/s（2）從起點P到打下計數(shù)點B的過程中物體的重力勢能減少量△Ep＝mgh＝1×10×5.01×10﹣2＝0.49J此過程中物體動能的增加量△Ek＝m＝×1×0.982＝0.48J，（3）通過計算可以看出△EP＞△EK，這是因為紙帶和重錘運動過程中受阻力做功，故答案為：（1）0.98m/s；（2）0.49J，0.48J；（3）紙帶和重錘運動過程中受阻力做功【點評】正確解答實驗問題的前提是明確實驗原理，從實驗原理出發(fā)分析實驗所測數(shù)據(jù)，得出要探究的結(jié)論．33．（懷化期末）用如圖a所示的裝置“驗證機械能守恒定律”①下列物理量需要測量的是C、通過計算得到的是D（