8.5实验：验证机械能守恒定律-2022-2023学年高一物理课后培优分级练（2019人教版必修第二册)

8.5实验：验证机械能守恒定律 ( 课后培优练 级练 ) 培优第一阶——基础过关练 1．2021年12月9日，我国航天员翟志刚、王亚平、叶光富在“天宫课堂”进行太空授课。在太空失重环境下，下列哪个力学实验能在“天和核心舱”中顺利操作（　　） A．验证力的平行四边形定则 B． 研究匀变速直线运动 C．验证牛顿运动定律 D．验证机械能守恒定律 2．在用图示装置做“验证机械能守恒定律”的实验中，初始释放纸带时（　　） A．夹子应在靠近打点计时器处 B．夹子应在远离打点计时器处 C．打点计时器应在夹子与手的中间位置 D．手应在挨近打点计时器处 3．用如图的实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒。m2从高处由静止开始下落，m1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。实验中获取的一条纸带如图所示，0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个打下的点（图中未标出），打点频率为50 Hz，计数点间的距离已标记在纸带上。已知m1=50 g，m2=150 g，则（g=9.8 m/s2，所有结果均保留三位有效数字） （1）在纸带上打下计数点5时的速度v5=______m/s。 （2）在打下0~5的过程中系统动能的增量ΔEk=______J，系统势能的减少量ΔEp=______J。 （3）由此得出的结论是：______； （4）在本实验中，若某同学作出了的图像，如图所示： 则当地的重力加速度的测量值g=______ m/s2。 4．如图，某同学设计了一个用光电门传感器，研究小物体自由下落运动过程中的物理规律的实验装置。图中A、B两位置分别固定两个光电门传感器，实验测得小物体上挡光片宽度为d，电脑记录了小物体通过A、B两光电门的挡光时间分别是t1和t2。（当地的重力加速度为g） （1）为了验证物体通过A、B两点过程时中机械能是否守恒，还需要进行哪些实验测量___________ A、用天平测出小物体的质量 B、测出AB传感器中点间的竖直高度h C、测出小物体释放时离桌面的高度H D、用秒表测出小物体通过AB两点的时间t （2）根据实验测得的物理量，如果满足___________关系式，即能证明小物体在通过AB两点的过程中机械能守恒。 （3）用实验测得的物理量表达物体下落的加速度，则a=___________。 5．用如图甲所示装置做“验证机械能守恒定律”的实验，其中一条纸带如图乙所示，已知交流电频率为50Hz。 （1）根据纸带所给数据，打下C点时重物的速度为________m/s（保留3位有效数字）。 （2）改用质量不同的重物a、b进行实验，根据测得的数据画出的图像，如图丙所示，通过分析发现，造成斜率小于g的原因是_____________。已知重物b的质量，当地重力加速度，则重物b所受的平均阻力=________N（保留2位有效数字）。 6．两位同学做“验证机械能守恒定律”实验。 （1）小红采用如图甲所示的实验装置。 ①在实验过程中，下列说法正确的是______； A．实验时应先接通打点计时器的电源再释放纸带 B．打点计时器、天平和刻度尺是实验中必须使用的仪器 C．纸带与打点计时器的两个限位孔要在同一竖直线上 D．重物的密度大小不影响实验结果 ②在一次实验中，重物自由下落，在纸带上打出一系列的点，如图乙所示。在纸带上选取连续打出的5个点A、B、C、D、E，测得C、D、E三个点到起始点O的距离分别为、、。已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m，则从打下O点到打下D点的过程中，重物的重力势能变化量为______，动能增加量为______。（用上述测量量和已知量的符号表示）实验结果发现物体的重力势能减小量略大于动能增加量这是因为______。 （2）小明同学采用如图丙所示的实验装置。实验前，将气垫导轨调至水平，测出挡光条的宽度为d，并将滑块移到图示位置，测出挡光条到光电门的距离为l。释放滑块，读出挡光条通过光电门的挡光时间为t。多次改变光电门的位置，每次均令滑块自同一点开始滑动，测量相应的l与t值，他观察到图线是一条过原点的直线，于是就判断实验中系统的机械能守恒。你是否同意他的观点？请说明理由；若不同意，还需说明要测量的物理量______。 7．用如图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，可输出交流电和直流电。重锤从高处由静止开始下落，打点计时器在重锤拖着的纸带上打出一系列的点，对图中纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。 （1）下列几个操作步骤中： A．按照图示，安装好实验装置 B．将打点计时器接到电源的“交流输出”上 C．用天平测出重锤的质量 D．先释放重锤，后接通电源，纸带随着重锤运动，打点计时器在纸带上打下一系列的点 E.测量纸带上某些点间的距离