2020年高中物理课时训练(新人教必修二)7.9《实验：验证机械能守恒定律》1.docx

试验原理及操作
1．在“验证机械能守恒定律”的试验中，由于打点计时器两个限位孔不在同一竖直线上，使纸带通过时受到较大阻力，这样的结果会有
(　　)．
A．mgh>mv2 B．mgh<mv2
C．mgh＝mv2 D．以上都有可能
解析　削减的重力势能大部分转化为动能，少部分用来克服阻力做功，因此重力势能的削减量大于动能的增加量．
答案　A
2．利用图7-9-5所示装置进行验证机械能守恒定律的试验时，需要测量物体由静止开头自由下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h.某班同学利用试验得到的纸带，设计了以下四种测量方案，其中正确的是
(　　)．

图7-9-5
A．用刻度尺测出物体下落的高度h，并测出下落时间t，通过v＝gt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v.
C．依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，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，依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.
解析　在验证机械能守恒定律的试验中不能将物体下落的加速度看做g，只能把它当做未知的定值，所以正确方案只有D项．
答案　D
数据处理
3．在验证机械能守恒定律的试验中，某同学依据纸带求得相关各点的瞬时速度以及与此相对应的下落距离h，以v2为纵轴，以h为横轴，建立坐标系，描点后画出变化图线，从而验证机械能守恒定律．若全部操作均正确，则得到的v2­h图象应是图中的
(　　)．

解析　若满足机械能守恒应有v2＝gh即v2与h成正比关系，C对．
答案　C
4．在做“验证机械能守恒定律”的试验中，若打出的纸带前段不清楚，但从A～E却是清楚的，数据如图7-9-6所示，单位为cm，你能据此验证重物下落过程中机械能是否守恒吗？要求：(g取10 m/s2)

图7-9-6
(1)简述推断方法；(2)写出运算过程；(3)得出结论．
解析　(1)选定物体自由下落的某段距离h，算出其重力势能的削减量ΔEp＝mgh；再算出下落h过程中动能的增加量ΔEk＝mΔv2.若mgh＝mΔv2，则可验证重物下落过程中机械能守恒．
(2)依据vn＝，
vB＝＝ m/s＝1.180 m/s，
vC＝＝ m/s＝1.380 m/s，
vD＝＝ m/s＝1.580 m/s，
若选BC段，有
ΔEp1＝mg·BC＝m×10×(4.72－2.16)×10－2 J＝0.256m J，
ΔEk1＝m＝m(1.3802－1.1802) J＝0.256 m J，可见ΔEp1＝ΔEk1
若选BD段，
有ΔEp2＝mg·BD＝m×10×(7.68－2.16)×10－2J
＝0.552m J，
ΔEk2 ＝m
＝m(1.5802－1.1802)＝0.552m J.
可见ΔEp2＝ΔEk2.
(3)从(2)中的计算可知：在试验允许的误差范围内，重物自由下落过程中的重力势能的削减量与动能的增加量相等，即重物自由下落过程中机械能守恒．
答案　见解析