2019-2020年高中物理 7.8 实验 验证机械能守恒定律同步检测 新人教版必修2

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1、2019-2020年高中物理7.8实验验证机械能守恒定律同步检测新人教版必修2【课前预习】（一）实验原理在只有重力做功的自由落体运动中，物体的重力势能和动能可以相互转化，但总的机械能守恒。设某时刻物体的瞬时速度为v，下落高度为h，则有：＝。故可利用打点计时器测出重物下落时某时刻的瞬时速度及下落的高度，即可验证机械能是否守恒。（二）实验器材除纸带、复写纸片、刻度尺、带有铁夹的铁架台、导线外，实验中还需要：、、。（三）实验步骤1、如图所示，将纸带固定在重物上，让纸带穿过打点计时器；2、用手握着纸带，让重物静止地靠近打点计时器，然后接通电源，松开纸带，让重物自由落下，纸带上打下一

2、系列小点。3、更换纸带，用同样的方法再打几条以备选用.4、从几条打下点的纸带中挑选第一、二点间距离接近mm且点迹清楚的纸带进行测量，测出一系列各计数点到第一个点的距离d1、d2，据公式，计算物体在打下点1、2……时的即时速度v1、v2……，计算相应的动能的增加值。5、用刻度尺测量纸带从点O到点1、2……之间的距离h1、h2……，计算出相应减少的重力势能。6、计算各点对应的势能减少量mgh，以及增加的动能mv2/2，并进行比较。四、注意事项1、打点计时器的两限位孔必须在同一竖直线上，以减少摩檫阻力。2、实验时必须先接通电源，然后松开纸带让重锤下落。3、测量下落高度时，必须从起

3、始点算起。选取的各计数点要离起始点远些，纸带不宜过长，约40cm即可。4、实验中因不需要知道动能和势能的具体数值，故不需测物体的质量m。5、实际上重物和纸带下落过中要克服阻力做功，所以动能的增加量要小于势能的减少量。【典型例题】[例1]在验证机械能守恒定律的实验中，质量m=1kg的重锤自由下落，在纸带上打出了一系列的点，如下图所示，相邻记数点时间间隔为0.02s，长度单位是cm，g取9.8m/s2。求：(1)打点计时器打下记数点B时，物体的速度vB=(保留两位有效数字)；物理量数据次数(2)从点O到打下记数点B的过程中，物体重力势能的减小量ΔEP=，动能的增加量ΔEK=（保

4、留两位有效数字）；(3)即使在实验操作规范，数据测量及数据处理很准确的前提下，该实验求得的ΔEP也一定略大于ΔEK，这是实验存在系统误差的必然结果，试分析该系统误差产生的主要原因。图a[变式训练1]如图a所示，将包有白纸的圆柱棒替代纸带和重物，蘸有颜料的毛笔固定在马达（即电动机）上并随之转动，使之替代打点计时器．当烧断悬挂圆柱棒的线后，圆柱棒竖直自由落下，毛笔就在圆柱棒面上的纸上画出记号，如图b所示．测得记号之间的距离依次为26mm、42mm、58mm、74mm、90mm、106mm．已知马达铭牌上标有“1440r／min”的字样，由此验证机械能守恒定律．根据以上内容回答下

5、列问题：(1)毛笔画的相邻记号间的时间间隔T=________s，图b中的圆柱棒的______端是悬挂端．(填“左”或“右”)图b(2)根据图中所给的数据，可知毛笔画下记号C时，圆柱棒下落的速度vC=_________，画下记号D时，圆柱棒下落的速度vD=_________，动能的变化量为__________，在这段这位移上，圆柱棒重力势能的变化量为_____________（设棒的质量为m，g取9.8m/s2）。[例2]某同学利用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律．弧形轨道末端水平，离地面的高度为H。将钢球从轨道的不同高度h处静止释放，钢球的落点距轨道末端的水平距离为s

6、．（1）若轨道完全光滑，s2与h的理论关系应满足s2＝　　　　　　（用H、h表示）．（2）该同学经实验测量得到一组数据，如下表所示：请在坐标纸上作出s2--h关系图． （3）对比实验结果与理论计算得到的s2--h关系图线（图中已画出），自同一高度静止释放的钢球，水平抛出的速度 　　　　　（填“小于”或“大于”）理论值．（4）从s2--h关系图线中分析得出钢球水平抛出的速率差十分显著，你认为造成上述偏差的可能原因是 　　　　　　．变式训练2．AOBC如图所示，不可伸长的细线一端拴一小球，另一端悬于O点.现将细线张紧，使细线处于水平状态，将小球从A处由静止释放，到O点正下方B处

7、时，细线恰好被C处的刀片切断。若仅有刻度尺，为验证小球从A点下摆到B点过程中的机械能守恒，需测定的物理量及相应符号是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；用这些量表示的小球下摆过程中机械能守恒的关系式是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。【巩固练习】1．某位同学做“验证机械能守恒定律”的实验，下列操作步骤中错误的是()A．把打点计时器固定在铁架台上，用导线连接到低压交流电源B．将连有重锤的纸带过限位孔，将纸带和重锤提升到一定高度C．先释放纸带，再接通电源D．更换纸带，重复实验，根据记录处理数据2． 在“验证