動能定理實驗、機(jī)械能守恒定律實驗、動量守恒實驗(含答案)[教學(xué)知識]

1、實驗部分基礎(chǔ)部分1. 關(guān)于探究功與物體速度變化的關(guān)系實驗中，下列敘述正確的是()A每次實驗必須設(shè)法算出橡皮筋對小車做功的具體數(shù)值B每次實驗中，橡皮筋拉伸的長度沒有必要保持一致C放小車的長木板應(yīng)該盡量使其水平D先接通電源，再讓小車在橡皮筋的作用下彈出2.（多選）在做“探究功與物體速度變化關(guān)系”的實驗時，下列說法正確的是()A通過改變橡皮筋的條數(shù)改變拉力做功的數(shù)值B通過改變橡皮筋的長度改變拉力做功的數(shù)值C通過打點計時器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的最大速度D通過打點計時器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的平均速度3.在“探究力對物體做功與速度變化的關(guān)系”的實驗中每次橡皮筋的拉伸長度都保持不

2、變，這樣每次()A做的功一樣 B每條橡皮筋產(chǎn)生的彈性勢能相同C產(chǎn)生的動能相同 D產(chǎn)生的重力勢能相同4.如圖所示為與小車相連、穿過打點計時器的一條紙帶，紙帶上的點距并不都是均勻的，下列說法正確的是（ ）。 紙帶的左端是與小車相連的 紙帶的右端是與小車相連的 利用E、F、G、H、I、J這些點之間的距離來確定小車的速度 利用A、B、C、D、E這些點之間的距離來確定小車的速度A B C D 5. 用如圖所示的裝置，探究功與物體速度變化的關(guān)系。實驗時，先適當(dāng)墊高木板，然后由靜止釋放小車，小車在橡皮筋彈力的作用下被彈出，沿木板滑行。小車滑行過程中帶動通過打點計時器的紙帶，記錄其運動情況。觀察發(fā)現(xiàn)紙帶前面部

3、分點跡疏密不勻，后面部分點跡比較均勻，回答下列問題：（1）適當(dāng)墊高木板是為了_。（2）通過紙帶求小車速度時，應(yīng)使用紙帶的_（填“全部”“前面部分”或“后面部分”）。（3）若實驗做了n次，所用橡皮筋分別為1根、2根n根，通過紙帶求出小車的速度分別為v1、v2vn，用W表示橡皮筋對小車所做的功，作出的W-v2圖線是一條過坐標(biāo)原點的直線，這說明W與v的關(guān)系是_。6在“驗證機(jī)械能守恒定律”的實驗中，下列物理量中需要用工具測量的有()A重錘的質(zhì)量B重力加速度C重錘下落的高度D與重錘下落高度對應(yīng)的重錘的瞬時速度7“驗證機(jī)械能守恒定律”的實驗中，使用電磁式打點計時器(所用交流電的頻率為50Hz)，得到如圖所

4、示的紙帶圖中的點為計數(shù)點，相鄰兩計數(shù)點間還有四個點未畫出來，下列說法正確的是()A實驗時應(yīng)先放開紙帶再接通電源B(s6s1)等于(s2s1)的6倍C由紙帶可求出計數(shù)點B對應(yīng)的速率D相鄰兩個計數(shù)點間的時間間隔為0.02s8進(jìn)行驗證機(jī)械能守恒定律的實驗時，需要測量物體由靜止開始自由下落到某點時的瞬時速度v和下落高度h.某班同學(xué)利用實驗得到的紙帶，設(shè)計了以下四種測量方案：以下方案中只有一種正確，正確的是（ ）(填入相應(yīng)的字母)A用刻度尺測出物體下落的高度h，并測出下落時間t，通過vgt計算出瞬時速度v.B用刻度尺測出物體下落的高度h，并通過v計算出瞬時速度v.C根據(jù)做勻變速直線運動時紙帶上某點的瞬時

5、速度，等于這點前后相鄰兩點間的平均速度，測算出瞬時速度v，并通過h計算出高度h.D用刻度尺測出物體下落的高度h，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，測算出瞬時速度v.9.在“驗證機(jī)械能守恒定律”的實驗中，打點計時器所用電源頻率為50 Hz，當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊闹禐?.80 m/s2，測得所用重物的質(zhì)量為1.00 kg若按實驗要求正確地選出紙帶進(jìn)行測量，量得連續(xù)三點A、B、C到第一個點的距離如上圖所示（相鄰計數(shù)點時間間隔為0.02 s）。按要求將下列問題補充完整。（1）紙帶的_(左、右)端與重物相連；（2）打點計時器打下計數(shù)點B時，物體的速度vB=_m/s；

6、 （3）從起點O到打下計數(shù)點B的過程中重力勢能減少量是Ep =_J，此過程中物體動能的增加量Ek =_J；（計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）（4）實驗的結(jié)論是_ 提高部分1.（15廣東卷）某同學(xué)使用打點計時器測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?，請完成以下主要實驗步驟：按圖(a)安裝實驗器材并連接電源；豎直提起系起有重物的紙帶,使重物 (填“靠近”或“遠(yuǎn)離”)計時器下端； ， ，使重物自由下落；關(guān)閉電源，取出紙帶；換新紙帶重復(fù)實驗。圖(b)和(c)是實驗獲得的兩條紙帶，應(yīng)選取 (填“b”或“c”)來計算重力加速度。在實驗操作和數(shù)據(jù)處理都正確的情況下，得到的結(jié)果仍小于當(dāng)?shù)刂亓铀俣?，主要原因是空氣阻力?。 2.（全

7、國新課標(biāo)II卷，22）（6分）某物理小組對輕彈簧的彈性勢能進(jìn)行探究，實驗裝置如圖所示：輕彈簧放置在光滑水平桌面上，彈簧左端固定，右端與一物塊接觸而不連接，紙帶穿過打點計時器并與物塊連接向左推物塊使彈簧壓縮一段距離，由靜止釋放物塊，通過測量和計算，可求得彈簧被壓縮后的彈性勢能 實驗中涉及到下列操作步驟：把紙帶向左拉直松手釋放物塊接通打點計時器電源向左推物塊使彈簧壓縮，并測量彈簧壓縮量上述步驟正確的操作順序是 （填入代表步驟的序號） 圖（b）中M和L紙帶是分別把彈簧壓縮到不同位置后所得到的實際打點結(jié)果打點計時器所用交流電的頻率為50Hz由M紙帶所給的數(shù)據(jù)，可求出在該紙帶對應(yīng)的實驗中物塊脫離彈簧時的

8、速度為 比較兩紙帶可知， （填“M”或“L”）紙帶對應(yīng)的實驗中彈簧被壓縮后的彈性勢能大圖b3.（北京卷，21（2）利用圖2裝置做“驗證機(jī)械能守恒定律”實驗。為驗證機(jī)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.速度變化量和勢能變化量C.速度變化量和高度變化量除帶夾子的重物、紙帶、鐵架臺（含鐵夾）、電磁打點計時器、導(dǎo)線及開關(guān)外，在下列器材中，還必須使用的兩種器材是（ ）。A.交流電源 B.刻度尺 C.天平（含砝碼）實驗中，先接通電源，再釋放重物，得到圖3所示的一條紙帶。在紙帶上選取三個連續(xù)打出的點A、B、C，測得它們到起始點O的距離分別為hA、hB、hC。

9、已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，打點計時器打點的周期為T。設(shè)重物的質(zhì)量為m。從打點到打點的過程中，重物的重力勢能變化量，動能變化量。大多數(shù)學(xué)生的實驗結(jié)果顯示，重力勢能的減少量大于動能的增加量，原因是（ ）。A利用公式計算重物速度B利用公式計算重物速度C存在空氣阻力和摩擦力阻力的影響D沒有采用多次試驗去平均值的方法某同學(xué)想用下述方法研究機(jī)械能是否守恒，在紙帶上選取多個計數(shù)點，測量它們到起始點O的距離h，計算對應(yīng)計數(shù)點的重物速度v，描繪圖像，并做如下判斷：若圖像是一條過原點的直線，則重物下落過程中機(jī)械能守恒，請你分析論證該同學(xué)的判斷是否正確。4.（江蘇卷，11）（10分）某同學(xué)用如題111圖所示的裝置驗證

10、機(jī)械能守恒定律一根細(xì)線系住鋼球，懸掛在鐵架臺上，鋼球靜止于A點，光電門固定在A的正下方在鋼球底部豎直地粘住一片寬帶為d的遮光條將鋼球拉至不同位置由靜止釋放，遮光條經(jīng)過光電門的擋光時間t可由計時器測出，取v=d/t作為鋼球經(jīng)過A點時的速度記錄鋼球每次下落的高度h和計時器示數(shù)t，計算并比較鋼球在釋放點和A點之間的勢能變化大小Ep與動能變化大小Ek，就能驗證機(jī)械能是否守恒（1）用Ep=mgh計算鋼球重力勢能變化的大小，式中鋼球下落高度h應(yīng)測量釋放時的鋼球球心到 之間的豎直距離.A鋼球在A點時的頂端B鋼球在A點時的球心C鋼球在A點時的底端（2）用Ek=計算鋼球動能變化的大小，用刻度尺測量遮光條寬度，示

11、數(shù)如圖所示，其讀數(shù)為 cm某次測量中，計時器的示數(shù)為0.0100 s，則鋼球的速度為v = m/s(3)下表為該同學(xué)的實驗結(jié)果：他發(fā)現(xiàn)表中的Ep與Ek之間存在差異，認(rèn)為這是由于空氣阻力造成的你是否同意他的觀點？請說明理由（4）請你提出一條減小上述差異的改進(jìn)建議5.（四川卷，8）I（6分）用如圖所示的裝置測量彈簧的彈性勢能。將彈簧放置在水平氣墊導(dǎo)軌上，左端固定，右端在O點；在O點右側(cè)的B、C位置各安裝一個光電門，計時器（圖中未畫出）與兩個光電門相連。先用米尺測得B、C兩點間距離s，再用帶有遮光片的滑塊壓縮彈簧到某位置A，靜止釋放，計時器顯示遮光片從B到C所用的時間t，用米尺測量A、O之間的距離x

12、。（1）計算滑塊離開彈簧時速度大小的表達(dá)式是_。（2）為求出彈簧的彈性勢能，還需要測量_。A彈簧原長B當(dāng)?shù)刂亓铀俣菴滑塊（含遮光片）的質(zhì)量（3）增大A、O之間的距離x，計時器顯示時間t將_。A增大B減小 C不變6.用如圖甲實驗裝置驗證m1、m2組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒m2從高處由靜止開始下落，m1上拖著的紙帶打出一系列的點，對紙帶上的點跡進(jìn)行測量，即可驗證機(jī)械能守恒定律如圖乙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個點（圖中未標(biāo)出），計數(shù)點間的距離如圖乙所示已知m1=50g、m2=150g，則（g取10m/s2，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）（1）下面列舉了該實驗的幾個操

13、作步驟A按照圖所示的裝置安裝器件；B將打點計時器接到直流電源上；C先釋放m2，再接通電源打出一條紙帶；D測量紙帶上某些點間的距離；E根據(jù)測量的結(jié)果，分別計算系統(tǒng)減少的重力勢能和增加的動能其中操作不當(dāng)?shù)牟襟E是_（填選項對應(yīng)的字母）（2）在打點05過程中系統(tǒng)動能的增量Ek=_J，系統(tǒng)勢能的減少量Ep=0.60J，由此得出的結(jié)論是_；（3）若某同學(xué)作出v2 /2-h圖象，可以計算當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭，請寫出計算g的表達(dá)式_（用字母表示）7.在“探究恒力做功與動能改變的關(guān)系”實驗中，某實驗小組采用如圖甲所示的裝置.實驗步驟如下：把紙帶的一端固定在小車的后面,另一端穿過打點計時器；改變木板的傾角,以重力的一

14、個分力平衡小車及紙帶受到的摩擦力；用細(xì)線將木板上的小車通過一個定滑輪與懸吊的砂桶相連；接通電源,放開小車,讓小車拖著紙帶運動,打點計時器就在紙帶上打下一系列的點,測出x、x1、x2(如圖乙所示),查得打點周期為T.判斷重力的一個分力是否已與小車及紙帶受到的摩擦力平衡的直接證據(jù)是 ;本實驗還需直接測量的物理量是: (用相應(yīng)的符號表示) .探究結(jié)果的表達(dá)式是 (用相應(yīng)的符號表示).圖1-7-68.某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲驗證“動能定理”，他們在實驗室組裝了一套如圖1-7-6所示的裝置，另外他們還找到了打點計時器所用的學(xué)生電源一臺，導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶、細(xì)沙若干當(dāng)滑塊連接上紙帶，用細(xì)線通過滑輪掛上空的小

15、沙桶時，釋放小桶，滑塊處于靜止?fàn)顟B(tài)若你是小組中的一位成員，要完成該項實驗，則：（1）還需要補充的實驗器材是 （2）某同學(xué)的實驗步驟如下：用天平稱量滑塊的質(zhì)量M往沙桶中裝入適量的細(xì)沙，讓沙桶帶動滑塊加速運動，用打點計時器記錄其運動情況，用天平稱出此時沙和沙桶的總質(zhì)量m在打點計時器打出的紙帶上取兩點，測出這兩點的間距L，算出這兩點的速度v1與v2要完成本實驗，還缺哪些實驗步驟或應(yīng)控制的實驗條件？若用如上的字母代表實驗中測量到的物理量，寫出本實驗最終要驗證的數(shù)學(xué)表達(dá)式（3）若挑選的一條點跡清晰的紙帶，如圖1-7-7所示，且已知滑塊的質(zhì)量為，沙和沙桶的總質(zhì)量為m，相鄰兩個點之間的時間間隔為T，從A點到

16、B、C、D、E、F點的距離依次為s1、s2、s3、s4、s5（圖中未標(biāo)出s3、s4、s5），則由此可求得紙帶上由點到點所對應(yīng)的過程中，沙和沙桶的重力所做的功W ；該滑塊動能改變量的表達(dá)式為Ek （結(jié)果用題中已知物理量的字母表示）ABCDEFs1s2圖1-7-79.某實驗小組采用如圖1所示的裝置探究“動能定理”，圖中小車中可放置砝碼實驗中，小車碰到制動裝置時，鉤碼尚未到達(dá)地面，打點計時器工作頻率為50Hz（1）實驗的部分步驟如下：在小車中放入砝碼，把紙帶穿過打點計時器，連在小車后端，用細(xì)線連接小車和鉤碼；將小車停在打點計時器附近，_，_，小車拖動紙帶，打點計時器在紙帶上打下一列點，_，關(guān)閉電源；

17、改變鉤碼或小車中砝碼的數(shù)量，更換紙帶，重復(fù)的操作（2）圖2是鉤碼質(zhì)量為0.03kg，砝碼質(zhì)量為0.02kg時得到的一條紙帶，在紙帶上選擇起始點O及A、B、C、D和E五個計數(shù)點，可獲得各計數(shù)點到O的距離s及對應(yīng)時刻小車的瞬時速度v請將C點的測量結(jié)果填在表1中的相應(yīng)位置（3）在小車的運動過程中，對于鉤碼、砝碼和小車組成的系統(tǒng)，_做正功，_做負(fù)功（4）實驗小組根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出了圖3中的圖線（其中v2=v2-v02），根據(jù)圖線可獲得的結(jié)論是_要驗證“動能定理”，還需要測量的物理量是摩擦力和_實驗三：探究碰撞中的不變量1.如圖所示,球m1從斜槽某一高度由靜止?jié)L下,落到水平面上的P點。今在槽口末端放一與m

18、1半徑相同的球m2,仍讓球m1從斜槽滾下,并與球m2正碰后使兩球落地,球m1和m2的落地點分別是M、N。已知槽口末端在白紙上的投影位置為O點。則實驗必須滿足的條件是()A.軌道末端的切線必須是水平的B.斜槽軌道必須光滑C.入射球m1每次必須從同一高度由靜止?jié)L下D.m1m22.在利用氣墊導(dǎo)軌探究碰撞中的不變量的實驗中,哪些因素可導(dǎo)致實驗誤差偏大()A.導(dǎo)軌安放不水平B.小車上擋光板傾斜C.兩小車質(zhì)量不相等D.兩小車碰后連在一起3.在用氣墊導(dǎo)軌做“探究碰撞中的不變量”實驗時,左側(cè)滑塊質(zhì)量m1=170 g,右側(cè)滑塊質(zhì)量m2=110 g,擋光片寬度為3.00 cm,兩滑塊之間有一壓縮的彈簧片,并用細(xì)線

19、連在一起,如圖所示。開始時兩滑塊靜止,燒斷細(xì)線后,兩滑塊分別向左、右方向運動。左、右擋光片通過光電門的時間分別為t1=0.32 s、t2=0.21 s。取向左為正方向,則兩滑塊的速度分別為v1=m/s,v2=m/s。燒斷細(xì)線前m1v1+m2v2=kgm/s,燒斷細(xì)線后m1v1+m2v2=kgm/s?？傻玫降慕Y(jié)論是。4.在“探究碰撞中的不變量”的實驗中,也可以探究mv2這個量(對應(yīng)于動能)的變化情況。甲(用弓形彈片)乙(安裝撞針和橡皮泥)(1)若采用弓形彈片彈開靜止的兩滑塊的方案如圖甲所示,彈開后的mv2的總量(選填“大于”“小于”或“等于”)彈開前mv2的總量,這是因為。(2)若采用乙圖的方案

20、,碰撞前mv2的總量(選填“大于”“小于”或“等于”)碰后mv2的總量。說明該碰撞中,存在損失。5.某同學(xué)用如圖所示裝置通過半徑相同的A、B兩球的碰撞來探究碰撞過程中的不變量,圖中PQ是斜槽,QR為水平槽,實驗時先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開始滾下,落到位于水平地面的記錄紙上,留下痕跡。重復(fù)上述操作10次,得到10個落點痕跡。再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方,讓A球仍從位置G由靜止開始滾下,和B球碰撞后,A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點痕跡。重復(fù)這種操作10次。圖中O點是水平槽末端R在記錄紙上的垂直投影點。(1)安裝器材時要注意:固定在桌邊上的斜槽末端的切線要沿方向。(2)某次

21、實驗中,得出小球落點情況如圖所示(單位是cm),P、M、N分別是入射小球在碰前、碰后和被碰小球在碰后落點的平均位置(把落點圈在內(nèi)的最小圓的圓心)。則入射小球和被碰小球質(zhì)量之比為m1m2=。6.某同學(xué)把兩塊質(zhì)量不同的鐵塊用細(xì)線連接,中間夾一被壓縮了的彈簧,如圖所示。將這一系統(tǒng)置于光滑水平桌面上,燒斷細(xì)線,觀察物體的運動情況,進(jìn)行必要的測量,來探究物體間相互作用時的不變量。(1)該同學(xué)還必須準(zhǔn)備的器材是。(2)需要直接測量的數(shù)據(jù)是。(3)用所得數(shù)據(jù)驗證物體間相互作用時的不變量的關(guān)系式是。實驗答案基礎(chǔ)部分1D 2AC 3B 4B5.（1）平衡摩擦力 （2）后面部分 （3）W與速度v的平方成正比6 C

22、 7C 8D9（1）左（1分） （2）098m/s （2分） （3）0.49J 0.48J （4）在實驗誤差允許范圍內(nèi)，機(jī)械能守恒（1分）提高部分1.（15廣東卷）（1）靠近 打開電源 釋放紙帶 （2）b2.（全國新課標(biāo)II卷） 1.29 M脫離彈簧后物體應(yīng)該勻速直線運動，則由能量守恒可知，物體的末動能越大，則彈簧被壓縮時的彈性勢能越大，則3. 根據(jù)機(jī)械能守恒定律可得，故需要比較動能變化量，A正確；電磁打點計時器使用的是交流電源，故A正確；因為在計算重力勢能變化量時，需要用到紙帶上兩點之間的距離，所以還需要刻度尺，故B正確；根據(jù)可得等式兩邊的質(zhì)量抵消，故不需要天平，C錯；重力勢能改變量為,由于

23、下落過程中是勻變速直線運動，所以根據(jù)中間時刻規(guī)律可得B點的速度為,所以實驗過程中存在空氣阻力，紙帶運動過程中存在摩擦力，C正確；該同學(xué)的判斷依據(jù)不正確，在重物下落h的過程中，若阻力f恒定，根據(jù)可知，圖像就是過原點的一條直線。要向通過圖像的方法驗證機(jī)械能是否守恒，還必須看圖像的斜率是否接近2g4.（1）B （2）1.50（1.491.51都算對） 1.50（1.491.51都算對）（3）不同意，因為空氣阻力會造成Ek小于Ep，但表中Ek大于Ep（4）分別測出光電門和球心到懸點的長度L和l，計算Ek時，將v折算成鋼球的速度【解析】(1)小球下落的高度為初末位置球心間的距離，所以選B；（2）由題圖知

24、讀數(shù)為1.50cm，小球的速度為，代入數(shù)據(jù)解得v=1.50m/s；（3）若是空氣阻力造成的，則Ek小于Ep，根據(jù)表格數(shù)據(jù)知Ek大于Ep，故不是空氣阻力造成的5.【答案】（1）v=x/t（2）C （3）B 6.（1）BC（2）0.58，0.60，因此在在誤差允許的范圍內(nèi)，m1、m2組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒（3）7.紙帶上點跡間距相等 小車的質(zhì)量M、砂及砂桶的總質(zhì)量m 8.（1）天平、刻度尺 、小木塊 （2）所缺的步驟：先將空的小沙桶從滑輪上取下，用天平測定小沙桶的質(zhì)量，再將空的小沙桶掛回，用小木塊將長木板的左端稍稍墊起，直至輕推滑塊，滑塊能在水平長木板上勻速滑行為止.實驗中保持.本實驗最終要驗證的數(shù)學(xué)表達(dá)式.（3） 9.（1）接通電源、釋放小車斷開開關(guān)（2）5.080.49（3）鉤砝的重力小車受摩擦阻力（4）小車初末速度的平方差與位移成正比小車的質(zhì)量探究碰撞中的不變