4.6 实验：验证机械能守恒定律（课件 学案 练习，共3份）教科版（2019）必修 第二册

第6节　实验：验证机械能守恒定律 (分值：30分) 1.(6分)某同学用如图甲所示的实验装置“验证机械能守恒定律”。实验所用的电源为学生电源，输出电压可为12 V的交流电或直流电。重锤从高处由静止开始下落，重锤上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。 甲 (1)他进行了下面几个操作步骤： A.按照图示的装置安装器件； B.将打点计时器接到电源的“直流输出”上； C.用天平测出重锤的质量； D.先接通电源，后释放纸带； E.在纸带上选取计数点，并测量计数点间的距离； F.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能。 其中没有必要进行的步骤是_____(1分)，操作不当的步骤是_____(1分)。 (2)实验中，他挑出一条点迹清晰的纸带进行测量分析，如图乙所示。其中O点为起始点，A、B、C、D、E、F为六个计数点，相邻计数点间的时间间隔为0.02 s。根据这些数据，当打点计时器打B点时重锤的速度vB＝_____(2分)m/s(保留3位有效数字)。 乙 (3)他根据纸带算出各点的速度v，测量出下落距离h，并以为纵轴，以h为横轴画出图像，图像应是图丙中的_____(2分)。 丙 2.(6分)(2024·广西贺州高一校考期末)利用如图所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验。 (1)除打点计时器(含纸带、复写纸)、交流电源、铁架台、导线及开关外，在下面的器材中，必须使用的还有_____(2分)(选填器材前的字母)。 A.大小合适的铁质重锤 B.体积较大的木质重锤 C.刻度尺 D.秒表 (2)如图是实验中得到的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC。重锤质量用m表示，已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。从打下O点到打下B点的过程中，重锤重力势能的减少量ΔEp＝_____(2分)，动能的增加量ΔEk＝_____(2分)。 3.(6分)利用铁质小圆柱的摆动“验证机械能守恒定律”的实验装置如图所示。小圆柱由一根不可伸长的轻绳拴住，轻绳另一端固定在O点，在小圆柱轨迹最低点附近放置光电门。将轻绳拉至水平后由静止释放，光电门测出小圆柱经过光电门的挡光时间为Δt，再用游标卡尺测出小圆柱的直径为d。则： (1)小圆柱经过光电门时的速度v＝_____(2分)。 (2)测出悬点到小圆柱重心的距离l。改变l，多次操作，测出l及相应的挡光时间Δt。以_____(2分)(选填“l”“”或“l2”)为纵轴、Δt2为横轴，利用测得的数据描点连线，若得到的图像是过原点的直线，则可验证机械能守恒定律；若测得该图像的斜率为k，则当地的重力加速度大小为_____(2分)。 4.(6分)用图甲所示的实验装置验证质量分别为m1、m2的两物块(m2＞m1)组成的系统机械能守恒。质量为m2的物块在高处由静止开始下落，打点计时器在质量为m1的物块拖着的纸带上打出一系列点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。图乙所示为实验中获取的一条纸带，0是打下的第一个点，计数点间的距离如图所示。已知每相邻两计数点时间间隔为T，当地重力加速度为g。 甲 (1)在打计数点0到5的过程中，系统动能的增加量ΔEk＝_____(2分)，重力势能的减少量ΔEp＝_____(2分)，比较它们在实验误差允许范围内是否相等即可验证系统机械能守恒。 (2)某同学测出多个计数点的速度大小v及对应m2下落的高度h，作出的－h图像如图丙所示，则图像的斜率表达式k＝_____(2分)(用m1、m2和g表示)。 5.(6分)(2024·四川高一统考期末)某实验小组利用如图所示的装置图来验证机械能守恒定律，框架上装有固定不动的光电门1和可上下移动的光电门2，框架竖直部分紧贴一刻度尺，零刻度线在上端且与小钢球等高，可以读出两个光电门到零刻度线的距离x1和x2。切断电磁铁电源，让小钢球自由下落，下落过程中小钢球经过光电门1和光电门2，光电计时 ... ...