2022高考物理一輪復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)六驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律專題精講

2022《金版教程》高考物理一輪復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)專題精講：實(shí)驗(yàn)六考據(jù)機(jī)械能守恒定律1[2022·四川理綜，222]有4條用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電頻率均為50H打出的紙帶A、、、，此中一條是做“考據(jù)機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)時(shí)打出的．為找出該紙帶，某同學(xué)在BCD每條紙帶上采用了點(diǎn)跡清楚的、連續(xù)的4個(gè)點(diǎn)，用刻度尺測(cè)出相鄰兩個(gè)點(diǎn)間的距離挨次為、12、、、3的丈量結(jié)果確立該紙帶為_(kāi)_____．已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹?.791m/212A．61.0mm65.8mm70.7mmB．41.2mm45.1mm53.0mmC．49.6mm53.5mm57.3mmD．60.5mm61.0mm60.6mm解析：在“考據(jù)機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)中，物體做自由落體運(yùn)動(dòng)，相鄰兩段位移差為22m＝3.92mm，只有選項(xiàng)C中數(shù)據(jù)吻合要求．Δh＝2－1＝3－2＝gΔt＝×0.02答案：C2．在“考據(jù)機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，要考據(jù)的是重物重力勢(shì)能的減少等于它動(dòng)能的增添，以下步驟僅是實(shí)驗(yàn)中的一部分，在這些步驟中節(jié)余的或錯(cuò)誤的有A．用天平稱出重物的質(zhì)量B．把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定到鐵架臺(tái)上，并用導(dǎo)線把它和低壓交流電源連接起來(lái)C．把紙帶的一端固定到重物上，另一端穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，把重物提高到必然高度D．接通電源，待打點(diǎn)牢固后開(kāi)釋紙帶E．用秒表測(cè)出重物著落的時(shí)間解析：在“考據(jù)機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，需考據(jù)重力勢(shì)能減少許mgh和動(dòng)能增添量錯(cuò)誤22!mv之間的大小關(guān)系，若機(jī)械能守恒，則有mgh＝錯(cuò)誤!mv成立，兩邊都有質(zhì)量，可約去，即考據(jù)gh＝錯(cuò)誤!v2成立刻可，故無(wú)需測(cè)質(zhì)量，A選項(xiàng)節(jié)余，對(duì)E選項(xiàng)，測(cè)速度時(shí)，用的是紙帶上的記錄點(diǎn)間的距離和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔，無(wú)需用秒表丈量，所以E選項(xiàng)也節(jié)余．答案：AE3．在做“考據(jù)機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)重錘減少的重力勢(shì)能總是大于重錘增添的動(dòng)能，造成這類現(xiàn)象的原由是A．采納的重錘質(zhì)量過(guò)大B．采納的重錘質(zhì)量過(guò)小C．空氣對(duì)重錘的阻力和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)紙帶的阻力作用D．實(shí)驗(yàn)時(shí)操作不夠認(rèn)真，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)丈量不正確解析：重錘和紙帶著落過(guò)程中要戰(zhàn)勝阻力做功，所以重錘減少的重力勢(shì)能略大于重錘增加的動(dòng)能，故C正確．答案：C4．在考據(jù)機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，所用電源的頻率為50H，某同學(xué)選擇了一條較為理想的紙帶，用刻度尺丈量時(shí)各計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)刻度尺上的讀數(shù)以下列圖O點(diǎn)是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的第一個(gè)點(diǎn)，A、B、C、D、E分別是每隔一個(gè)點(diǎn)拿出的計(jì)數(shù)點(diǎn)．依據(jù)紙帶計(jì)算：1若重錘的質(zhì)量為m，則重錘從開(kāi)始著落到打B點(diǎn)時(shí)，減少的重力勢(shì)能是________J；2重錘從開(kāi)始著落到打B點(diǎn)時(shí)增添的動(dòng)能是____J；3從1、2數(shù)據(jù)可得出的結(jié)論是________；產(chǎn)生偏差的主要原由是________________________．解析：1重錘從開(kāi)始著落到打B點(diǎn)時(shí)減少的重力勢(shì)能為Egh＝mg·OB＝m·×J＝1.911mJ2重錘打B點(diǎn)時(shí)的速度為vB＝AB＋BC/2T＝＋/2×m/＝1.944m/則重錘從開(kāi)始著落到打B點(diǎn)時(shí)增添的動(dòng)能為ΔE＝mv錯(cuò)誤!/2＝2m/2J＝1.890mJ從1、2數(shù)據(jù)可以得出，在實(shí)驗(yàn)偏差同意范圍內(nèi)重錘重力勢(shì)能的減少許等于其動(dòng)能的增添量，機(jī)械能守恒．重錘減少的重力勢(shì)能略大于其增添的動(dòng)能的原由是：重錘在著落時(shí)要碰到阻力的作用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)紙帶的摩擦阻力，空氣阻力等，重錘戰(zhàn)勝阻力做功要損失一部分機(jī)械能．答案：11.911m21.890m3在實(shí)驗(yàn)偏差同意范圍內(nèi)重錘重力勢(shì)能的減少許等于其動(dòng)能的增添量，機(jī)械能守恒；重錘在著落時(shí)要碰到阻力的作用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)紙帶的摩擦阻力，空氣阻力等5．用如圖甲所示實(shí)驗(yàn)裝置考據(jù)m1、m2組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒．m2從高處由靜止開(kāi)始著落，m1上拖著的紙帶打出一系列的點(diǎn)，對(duì)紙帶上的點(diǎn)跡進(jìn)行丈量，即可考據(jù)機(jī)械能守恒定律．圖乙給出的是實(shí)驗(yàn)中獲得的一條紙帶：0是打下的第一個(gè)點(diǎn)，每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)圖中未標(biāo)出，計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖乙所示．已知1＝50g、2＝150g，則g取10m/2，結(jié)果保留兩位mm有效數(shù)字1在紙帶上打下計(jì)數(shù)點(diǎn)5時(shí)的速度v5＝______m/；2在打點(diǎn)0～5過(guò)程中系統(tǒng)動(dòng)能的增添量ΔE系統(tǒng)勢(shì)能的減少許ΔE2＝_______J,/圖丙解析：1v5＝錯(cuò)誤!m/＝2.4m/2動(dòng)能的增添量ΔE＝錯(cuò)誤!m1＋m2v錯(cuò)誤!＝J；系統(tǒng)勢(shì)能的減少許ΔE2－m1gh＝J，故在偏差同意的范圍內(nèi)，二者相等，m1、m2組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒．3由錯(cuò)誤!1＋22＝2－1，得錯(cuò)誤!＝＝錯(cuò)誤!＝錯(cuò)誤!，即錯(cuò)誤!＝錯(cuò)誤!m/2＝4.85mmvmmghm/2，g＝9.7m/2答案：1122；；在偏差同意的范圍內(nèi)，m、m組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒36．“考據(jù)機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)可以采納以下列圖所示的甲或乙方案來(lái)進(jìn)行．比較這兩種方案，__________選填“甲”或“乙”方案好些，原由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________以下列圖是該實(shí)驗(yàn)中獲得的一條紙帶，測(cè)得每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離以下列圖，已知每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔T＝．物體運(yùn)動(dòng)的加速度a＝__________；該紙帶是采納__________選填“甲”或“乙”實(shí)驗(yàn)方案獲得的．簡(jiǎn)要寫(xiě)出判斷依據(jù)________________________________________________________________________________________________________________________________________________如圖是采納甲方案獲得的一條紙帶，在計(jì)算圖中N點(diǎn)速度時(shí)，幾位同學(xué)分別用以下不同樣的方法進(jìn)行，此中正確的選項(xiàng)是AvN＝gnTBvN＝錯(cuò)誤!CvN＝錯(cuò)誤!DvN＝gn－1T解析：1機(jī)械能守恒的前提是只有重力做功，實(shí)質(zhì)操作的方案中應(yīng)該使摩擦力越小越好，所以甲方案好．2辦理紙帶數(shù)據(jù)時(shí)，為減小偏差一般采納逐差法，得a＝4.8m/24.7m/2～4.9m/2均可．該紙帶是采納乙實(shí)驗(yàn)方案獲得的，這是因?yàn)槲矬w運(yùn)動(dòng)的加速度比重力加速度小很多．3勻變速運(yùn)動(dòng)中某一段的平均速度等于中間時(shí)辰的瞬時(shí)速度．因?yàn)樗∮?jì)時(shí)起點(diǎn)O的速度不必然為零，所以A、D錯(cuò)，B、C項(xiàng)對(duì)．答案：1甲見(jiàn)解析24.8m/2乙見(jiàn)解析3BC7．某同學(xué)利用以下列圖的實(shí)驗(yàn)裝置考據(jù)機(jī)械能守恒定律．弧形軌道尾端水平，處由靜止開(kāi)釋，鋼球的落點(diǎn)距軌道尾端的水平距離為1若軌道完整圓滑，2與h的理論關(guān)系應(yīng)知足2＝__________用H、h表示．該同學(xué)經(jīng)實(shí)驗(yàn)丈量獲得一組數(shù)據(jù)，以下表所示：h10－1m210－1m2請(qǐng)?jiān)趫D示的坐標(biāo)紙上作出2－h(huán)關(guān)系圖．3比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算獲得的

2－h(huán)關(guān)系圖線圖中已畫(huà)出，

自同一高度靜止開(kāi)釋的鋼球，水平拋出的速率

__________填“小于”或“大于”理論值．4從

2－h(huán)關(guān)系圖線中解析得出鋼球水平拋出的速率偏差十分顯然，

你以為造成上述偏差的可能原由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________解析：1依據(jù)機(jī)械能守恒定律，可得走開(kāi)軌道時(shí)速度為v＝錯(cuò)誤!，由平拋運(yùn)動(dòng)知識(shí)可求得時(shí)間為t＝錯(cuò)誤!，可得＝vt＝錯(cuò)誤!，進(jìn)而2＝4Hh挨次描點(diǎn)，連線，以下列圖．注意不要畫(huà)成折線．3從圖中看，同一h時(shí)的2值，理論值顯然大于實(shí)質(zhì)值，而在同一高度H下的平拋運(yùn)動(dòng)水平射程由水平速率決定，可見(jiàn)實(shí)質(zhì)水平速率小于理論速率．4因?yàn)榭陀^上，軌道與鋼球間存在摩擦，機(jī)械能減小，所以會(huì)致使實(shí)質(zhì)值比理論值?。撉虻霓D(zhuǎn)動(dòng)也需要能量保持，而機(jī)械能守恒中沒(méi)有考慮重力勢(shì)能轉(zhuǎn)變成轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能的這一部分，也會(huì)致使實(shí)質(zhì)速率顯然小于理論速率這一點(diǎn)，可能很多同學(xué)會(huì)考慮不到．答案：14Hh2見(jiàn)解析3小于4見(jiàn)解析8．某研究性學(xué)習(xí)小組利用氣墊導(dǎo)軌考據(jù)機(jī)械能守恒定律，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所