1、高效演练 跟踪检测1. 利用如图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，其中正确的方案是( )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 vgt 计算出瞬时速度 vB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 v2ghC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，计算出瞬时速度 v，并通过 h 计算得出高度 hv22gD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
2、邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度 v解析：选 D. 利用 g 求 v 和 h，相当于利用机械能守恒验证机械能守恒，A、B、C 错误，D 正确2某同学为验证机械能守恒定律编排了如下实验步骤：A用天平称出重物的质量B把纸带固定到重物上，并把纸带穿过打点计时器，提升到一定高度C拆掉导线，整理仪器D断开电源，调整纸带，重做两次E用秒表测出重物下落的时间F用毫米刻度尺测出计数点与起点的距离，记录数据，并计算出结果，得出结论G把打点计时器接到低压交流电源上H接通电源，释放纸带I把打点计时器接到低压直流电源上J把打点计时器固定到桌边的铁架台上上述实验步骤中错误的是_，没必要的是_，其余正确且必要的步骤按实
3、验操作顺序排列是_(均只需填步骤的代号)解析：对于物理实验，掌握实验原理和操作方法是最基本的要求只有掌握了实验原理，才能判断出实验 步骤中哪些是错误的，哪些是必要的；只有亲自动手进行认真的操作，才能正确地对实验步骤按序排列上述实验步骤中错误的是 E 和 I，因为实验中不需要 测定时间，打点计时器应使用低压交流电源可有可无的实验步骤是 A.其余正确且必要的步骤按实验操作顺序排列是：JGBHDCF.答案：E、I A JGBHDCF3用如图甲所示的装置“验证机械能守恒定律” (1)下列物理量需要测量的是_，通过计算得到的是_(填写代号)A重锤质量B重力加速度C重锤下落的高度D与下落高度对应的重锤的瞬
4、时速度(2)设重锤质量为 m、打点计时器的打点周期为 T、重力加速度为 g.图乙是实验得到的一条纸带，A、B、C、D、E 为相邻的连续点根据测得的s1、s 2、s 3、s 4 写出重锤由 B 点到 D 点势能减少量的表达式_，动能增加量的表达式_解析：(1)实验 中需要直接测量的是重锤下落的高度，通过计算得到的是与下落高度相对应的重锤的瞬时速度(2)重锤重力势 能的减少量为 mg(s3s 1)，vB ，vD ，s22T s4 s22T故重锤动能的增加量为mv mv m 2 m 2 .12 2D 12 2B 12 (s4 s22T ) 12 (s22T) ms4s4 2s28T2答案：(1)C
5、D (2)mg(s 3s 1) ms4s4 2s28T24 “验证机械能守恒定律”的实验装置如图甲所示，采用重物自由下落的方法：(1)已知打点计时器所用电源的频率为 50 Hz，当地的重力加速度 g9.80 m/s2，所用重物的质量为 200 g实验中选取一条符合实验要求的纸带如图乙所示，O 为纸带下落的起始点，A、B、C 为纸带上选取的三个连续点计算 B 点瞬时速度时，甲同学用 v 2gx OB，乙同学用 vB ，其中所2BxAC2T选方法正确的是_(填“甲”或“乙”)同学；根据以上数据，可知重物由 O 运动到 B 点时动能的增加量等于_J，重力势能减少量等于_ J(计算结果均保留 3 位有
6、效数字)(2)实验中，发现重物减少的势能总是大于重物增加的动能，造成这种现象的主要原因是_.解析：(1)重物由静止开始自由下落过程中受到空气阻力和纸带与打点计时器的摩擦阻力作用，不是自由落体运动， v 2gx OB，是自由落体运动的公式，故2B甲同学错误打 B 点重物速度v m/s1.92 m/sxAC2T 0.232 3 0.155 520.02重物动能的增加量Ek mv20.50.2001.92 2 J0.369 J12重物重力势能的减少量Epmgh0.2009.800.192 0 J0.376 J(2)克服空气对 重物和打点计时器对纸带的阻力做功答案：(1)乙 0.369 0.376 (
7、2) 见解析5如图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(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，实验中还应该测量的物理量：_.(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_解析：(1)铁片在最低点 飞出时做平抛运动，平抛的初速度即为铁片在最低点的速度，根据平抛运动规
8、 律可知：xv 0t，y gt2，因此要想求出平抛的初速度，12应该测量遇到挡板后铁片的水平位移 x 和竖直下落高度 h.(2)根据铁片做平抛运 动有：xv 0th gt212联立可解得：vx .g2h(3)下落到最低点过程中，铁片重力势能的减小量等于其重力做功，因此有：EpmghmgL(1cos )动能的增量为：E k mv12 20根据 EpE k 得机械能守恒的关系式为：gL(1 cos )gx24h答案：(1)铁片遇到挡板后铁片的水平位移 x 和竖直下落高度 h (2)x g2h(3) gL(1cos )gx24h6. 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
9、电源为交流电源，可以使用的频率有 20 Hz、30 Hz 和 40 Hz，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题给条件进行推算(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_，重物下落的加速度大小为_(2)已测得 s18.89 cm，s 29.50 cm，s 310.10 cm；当地重力加速度大小为 9.80 m/s2，实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. 解析： (1)B 点对
10、应的速度 vB ，s1 s22T fs1 s22C 点对应 的速度 vC ，s2 s32T fs2 s32加速度 a .vC vBT f2s3 s12(2)由牛顿第二定律得 mg(11%) ma，则频率 f 40 Hz.21 1%gs3 s1答案： (1) (s1s 2)f (s2s 3)f (s3s 1)f2 (2)4012 12 127某同学用如图所示的装置验证机械能守恒定律一根细线系住钢球，悬挂在铁架台上，钢球静止于 A 点，光电门固定在 A 的正下方在钢球底部竖直地粘住一片宽度为 d 的遮光条将钢球拉至不同位置由静止释放，遮光条经过光电门的挡光时间 t 可由计时器测出，取 v 作为钢球
11、经过 A 点时的速度记dt录钢球每次下落的高度 h 和计时器示数 t，计算并比较钢球在释放点和 A 点之间的势能变化大小 Ep 与动能变化大小 Ek，就能验证机械能是否守恒(1)用 Epmgh 计算钢球重力势能变化的大小，式中钢球下落高度 h 应测量释放时的钢球球心到_之间的竖直距离A钢球在 A 点时的顶端B钢球在 A 点时的球心C钢球在 A 点时的底端(2)用 Ek mv2 计算钢球动能变化的大小，用刻度尺测量遮光条宽度，示12数如图所示，其读数为_cm.某次测量中，计时器的示数为 0.010 0 s，则钢球的速度为 v_m/s.(3)下表为该同学的实验结果：Ep/(102 J) 4.892
12、 9.786 14.69 19.59 29.38Ek/(102 J) 5.04 10.1 15.1 20.0 29.8他发现表中的 Ep 与 Ek 之间存在差异，认为这是由于空气阻力造成的你是否同意他的观点？请说明理由(4)请你提出一条减小上述差异的改进建议解析： (2)读 数时要注意最小分度是 1 毫米，要估读到最小分度的下一位，速度 v 1.50 m/s.dt 1.5010 2 m1.0010 2 s(3)因为空气阻力会使 动能的增加量 Ek 小于重力势能的减少量 Ep，但表中 Ek 大于 Ep，所以不同意他的观点(4)据图可看出，光电门计时器测量的是遮光条经过光电门的挡光时间，而此时遮光条经过光电门时的速度比小球的速度大，因为它们做的是以悬点为圆心的圆周运动，半径不等，所以速度不能等同，而这位同学误以为相同，从而给实验带来了系统误差改进方法：根据它们运动的角速度相等，分别测出光电门和球心到悬点的长度 L 和 l，计算 Ek时，将 v 折算成 钢球的速度 v v.lL答案： (1)B(2)1.50(1.491.51 都算对) 1.50(1.491.51 都算对 )(3)不同意，因为空气阻力会造成 Ek 小于 Ep，但表中 Ek 大于 Ep.(4)分别测出光电门和球心到悬点的长度 L 和 l，计算 Ek 时，将 v 折算成钢球的速度 v v.lL
