第七章第九節(jié)基礎(chǔ)夯實(shí)1．在“驗證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗中，紙帶將被釋放瞬間的四種情況如照片所示，其中最合適的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號00820530)()答案：D2．(海岳中學(xué)2023～2023學(xué)年高一下學(xué)期期末)在“驗證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗中，下面列出一些實(shí)驗步驟：eq\x(導(dǎo)學(xué)號00820531)A．用天平稱出重物和夾子的重量B．把重物系在夾子上C．將紙帶穿過計時器，上端用手提著，下端夾上系住重物的夾子，再把紙帶向上拉，讓夾子靠近打點(diǎn)計時器靜止D．把打點(diǎn)計時器接在學(xué)生電源的交流輸出端，把輸出電壓調(diào)至6V(電源不接通)E．把打點(diǎn)計時器固定在桌邊的鐵架臺上，使兩個限位孔在同一豎直線上F．在紙帶上選取幾個點(diǎn)，進(jìn)行測量和記錄數(shù)據(jù)G．用秒表測出重物下落時間H．接通電源，待計時器響聲穩(wěn)定后釋放紙帶I．切斷電源J．更換紙帶，重新進(jìn)行兩次K．在三條紙帶中選出較好的一條L．進(jìn)行計算，得出結(jié)論，完成報告M．拆下導(dǎo)線，整理器材以上步驟中，不必要的有________，正確步驟的合理順序是________(填寫字母)。答案：A、G；EDBCHIJMKFL解析：只為了驗證機(jī)械能守恒，沒必要稱量重物的質(zhì)量。打點(diǎn)計時器本身就是計時儀器，不再需要秒表。3．(閩侯二中、閩清高中、永泰二中、連僑中學(xué)、長樂二中2023～2023學(xué)年高一下學(xué)期聯(lián)考)用打點(diǎn)計時器“驗證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗裝置如圖所示。eq\x(導(dǎo)學(xué)號00820532)(1)按照圖示的裝置安裝器件時，應(yīng)將打點(diǎn)計時器接到電源的________(填“直流”或“交流”)輸出端上。(2)開始打點(diǎn)計時的時候，兩個操作步驟“接通電源”和“松開紙帶”的順序應(yīng)該是：先________________。(3)某同學(xué)在使用質(zhì)量為m的重物來驗證“機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗中，在選定的紙帶上依次取計數(shù)點(diǎn)如圖所示。紙帶上所打的點(diǎn)記錄了重物在不同時刻的位置，那么紙帶的________端(填“左”或“右”)與重物相連。(4)某同學(xué)上交的實(shí)驗報告顯示重錘的動能略大于重錘的勢能，則出現(xiàn)這一問題的原因可能是()A．重錘的質(zhì)量測量錯誤 B．該同學(xué)自編了實(shí)驗數(shù)據(jù)C．交流電源的頻率不等于50Hz D．重錘下落時受到的阻力過大答案：(1)交流(2)接通電源(3)左(4)B解析：(1)打點(diǎn)計時器需接交流電源，(2)開始打點(diǎn)時應(yīng)先接通電源再松開紙帶，(3)由紙帶可看出左端與重物相連，(4)由于存在摩擦阻力重錘的勢能應(yīng)略大于動能，不可能存在動能大于勢能的情況。4．利用氣墊導(dǎo)軌驗證機(jī)械能守恒定律，實(shí)驗裝置示意圖如圖所示：eq\x(導(dǎo)學(xué)號00820533)(1)實(shí)驗步驟：①將氣墊導(dǎo)軌放在水平面上，桌面高度不低于1m，將導(dǎo)軌調(diào)至水平；②用游標(biāo)卡尺測量擋光條的寬度為l＝9.③由導(dǎo)軌標(biāo)尺讀出兩光電門中心之間的距離s＝________cm。④將滑塊移至光電門1左側(cè)某處，待砝碼靜止不動時，釋放滑塊，要求砝碼落地前擋光條已能過光電門2；⑤從數(shù)字計時器(圖中未畫出)上分別讀出擋光條通過光電門1和光電門2所用的時間Δt1和Δt2；⑥用天平稱出滑塊和擋光條的總質(zhì)量M，再稱出托盤和砝碼的總質(zhì)量m。(2)用表示直接測量量的字母寫出下列所示物理量的表達(dá)式；①滑塊通過光電門1和光電門2的瞬時速度分別為v1＝________和v2＝________。②當(dāng)滑塊通過光電門1和光電門2時，系統(tǒng)(包括滑塊、擋光條、托盤和砝碼)的總動能分別為Ek1＝________和Ek2＝________。③在滑塊從光電門1運(yùn)動到光電門2的過程中，系統(tǒng)勢能的減少量ΔEp＝________(重力加速度為g)。(3)如果ΔEp＝________，則可認(rèn)為驗證了機(jī)械能守恒定律。答案：(1)③60．00(答案在59．96～60．04之間的也可)(2)①eq\f(l,Δt1)eq\f(l,Δt2)②eq\f(1,2)(M＋m)(eq\f(l,Δt1))2eq\f(1,2)(M＋m)(eq\f(l,Δt2))2③mgs(3)Ek2－Ek1解析：(1)距離s＝80．30cm－20．30cm＝60．00cm。(2)①由于擋光條寬度很小，因此可以將擋光條通過光電門時的平均速度當(dāng)成瞬時速度，擋光條的寬度l可用游標(biāo)卡尺測量，擋光時間Δt可從數(shù)字計時器讀出。因此，滑塊通過光電門1和光電門2的瞬時速度分別為v1＝eq\f(l,Δt1)，v2＝eq\f(l,Δt2)。②當(dāng)滑塊通過光電門1和光電門2時，系統(tǒng)的總動能分別為Ek1＝eq\f(1,2)(M＋m)veq\o\al(2,1)＝eq\f(1,2)(M＋m)(eq\f(l,Δt1))2；Ek2＝eq\f(1,2)(M＋m)veq\o\al(2,2)＝eq\f(1,2)(M＋m)(eq\f(l,Δt2))2。③在滑塊從光電門1運(yùn)動到光電門2的過程中，系統(tǒng)勢能的減少量ΔEp＝mgs。(3)如果在誤差允許的范圍內(nèi)ΔEp＝Ek2－Ek1，則可認(rèn)為驗證了機(jī)械能守恒定律。能力提升1．我國艦載飛機(jī)在“遼寧艦”上成功著艦后，某課外活動小組對艦載飛機(jī)利用阻攔索著艦的力學(xué)問題很感興趣。他們找來了木板、鋼球、鐵釘、橡皮條以及墨水，制作了如圖所示的裝置，準(zhǔn)備定量研究鋼球在橡皮條阻攔下前進(jìn)的距離與被阻攔前速率的關(guān)系。要達(dá)到實(shí)驗?zāi)康模柚苯訙y量的物理量是鋼球由靜止釋放時的________和在橡皮條阻攔下前進(jìn)的距離，還必須增加的一種實(shí)驗器材是________。忽略鋼球所受的摩擦力和空氣阻力，重力加速度已知，根據(jù)________定律(定理)，可得到鋼球被阻攔前的速率。eq\x(導(dǎo)學(xué)號00820534)答案：高度(距水平木板的高度)刻度尺機(jī)械能守恒(動能)解析：本題用實(shí)驗情景考查機(jī)械能守恒定律。設(shè)鋼球釋放點(diǎn)距水平木板的高度為h，由機(jī)械能守恒定律(或動能定理)得mgh＝eq\f(1,2)mv2v＝eq\r(2gh)要求鋼球被阻攔前的速度v，只要知道h，因此需再加的實(shí)驗器材是刻度尺，用以測量h。2．(江蘇啟東中學(xué)2023～2023學(xué)年高一下學(xué)期期末)某同學(xué)利用豎直上拋小球的頻閃照片驗證機(jī)械能守恒定律。頻閃儀每隔0．05s閃光一次，圖中所標(biāo)數(shù)據(jù)為實(shí)際距離，該同學(xué)通過計算得到不同時刻的速度如下表(當(dāng)?shù)刂亓铀俣热?．8m/s2，小球質(zhì)量m＝0．2kg，計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)：eq\x(導(dǎo)學(xué)號00820535)時刻t2t3t4t5速度(m·s－1)4．994．483．98(1)由頻閃照片上的數(shù)據(jù)計算t5時刻小球的速度v5＝________m/s；(2)從t2到t5時間內(nèi)，重力勢能增量ΔEp＝________J，動能減少量ΔEk＝________J；(3)在誤差允許的范圍內(nèi)，若ΔEp與ΔEk近似相等，從而驗證了機(jī)械能守恒定律。由上述計算得ΔEp________________ΔEk(選填“>”“<”或“＝”)，造成這種結(jié)果的主要原因是______________________________________________________。答案：(1)3．48(2)1．241．28(3)<存在空氣阻力解析：(1)t5時刻小球的速度v5＝eq\f＋,2××10－2m/s＝3．48m/s；(2)從t2到t5時間內(nèi)，重力勢能增量ΔEp＝mgh25＝0．2×9．8×(23．68＋21．16＋18．66)×10－2J＝1．24J，動能減少量ΔEk＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,5)＝1．28J；(3)ΔEp<ΔEk，造成這種結(jié)果的主要原因是上升過程中存在空氣阻力。3．(遼寧省實(shí)驗中學(xué)、東北育才中學(xué)、大連二十高2023～2023學(xué)年高一下學(xué)期期末聯(lián)考)“驗證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗可以采用如圖所示的甲或乙方案來進(jìn)行。eq\x(導(dǎo)學(xué)號00820536)(1)比較這兩種方案，________(選填“甲”或“乙”)方案好些。(2)下圖是某種方案得到的一條紙帶，測得每兩個計數(shù)點(diǎn)間距離如圖所示，已知每兩個計數(shù)點(diǎn)之間的時間間隔T＝0．1s，物體運(yùn)動的加速度a＝________m/s2；該紙帶是采用________(選項“甲”或“乙”)實(shí)驗方案得到的。(3)下圖是采用甲方案時得到的一條紙帶，在計算圖中N點(diǎn)速度時，幾位同學(xué)分別用下列不同的方法進(jìn)行，其中正確的是()A．vN＝gnT B．vN＝eq\f(xn＋xn＋1,2T)C．vN＝eq\f(dn＋1－dn－1,2T) D．vN＝g(n－1)T答案：(1)甲(2)4．83m/s2乙(3)BC解析：(1)比較甲、乙兩種方案，乙方案中產(chǎn)生的阻力對實(shí)驗的影響大于甲方案，因此應(yīng)選的方案是甲。(2)由題意得：a＝eq\f(x3＋x4－x1＋x2,2T2)＝4．83m/s，所以該紙帶是采用乙實(shí)驗方案得到的。(3)計算N點(diǎn)速度應(yīng)通過實(shí)驗得到的紙帶，經(jīng)測量計算得出，所以應(yīng)選B、C。4．用自由落體法驗證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗中：eq\x(導(dǎo)學(xué)號00820537)(1)運(yùn)用公式eq\f(mv2,2)＝mgh對實(shí)驗條件的要求是________________，為此，所選擇的紙帶第1、2兩點(diǎn)間的距離應(yīng)接近________。(2)若實(shí)驗中所用重物的質(zhì)量m＝1kg。打點(diǎn)紙帶如圖所示，打點(diǎn)時間間隔為0．02s，則記錄B點(diǎn)時，重物速度vB＝________m/s，重物動能Ek＝________________J，從開始下落起至B點(diǎn)時的重物的重力勢能減少量是________J，由此可得出的結(jié)論是________。(g取9．8m/s2)(本小題數(shù)據(jù)保留三位有效數(shù)字)(3)根據(jù)紙帶算出相關(guān)各點(diǎn)的速度v，量出下落距離h，則以eq\f(v2,2)為縱軸，以h為橫軸畫出的圖象應(yīng)是下圖中的________。答案：(1)打第一個點(diǎn)時重物的初速度為零2mm(2)0．590m/s0．174J0．175J機(jī)械能守恒(3)C解析：(1)對實(shí)驗條件的要求是打第一個點(diǎn)時重物的初速度為零。物體自由下落時，在0．02s內(nèi)的位移應(yīng)為h＝eq\f(1,2)gT2＝eq\f(1,2)×9．8×(0．02)2m≈2mm(2)vB＝eq\f(\x\to(AC),2T)＝eq\f(－×