第8章 第5节 实验 验证机械能守恒定律-【创新教程】2025-2026学年高中物理必修第二册五维课堂课时作业（人教版）

世物理 空 物课时 间 第五节 实骆 纠错空间 理作业 [合格考练] 1.某同学利用如图1所示 将纸带由 上释放 的实验装置验证机械能 打点 计时器 守恒定律 (1)请指出该同学在实验 操作中存在的两处错误： 纸 带 (2)若所用交流电的频率 为f,该同学经正确操作 学生电源 重 得到如图2所示的纸带， 把第一个点记作O,另选 图1 连续的3个点A、B、C作为测量的点， A、B、C各点到O点的距离分别为s1、 52s3,重物质量为m,重力加速度为g. 方法总结 根据以上数据知，从O点到B点，重物 的重力势能的减少量等于 ,动 能的增加量等于 (用所给的 符号表示) 图2 (3)重力势能的减少量 (选填 “大于”“等于”或“小于”)动能的增加量 的原因是 2.在“验证机械能守恒定律”实验中： (1)纸带将被释放瞬间的四种情景如图1 照片所示，其中操作最规范的是 图1 (2)已知打点计时器所接交流电频率为 50Hz,当地重力加速度g=9.80m/s2, 实验选用的重锤质量为0.5kg,从所打 纸带中选择一条合适的纸带，此纸带第 ·46 必修第二册 金：验证机械能守恒定律 1、2点间的距离应接近 mm,若 纸带上连续的点A、B、C、D至第1点O 的距离如图2所示，则重锤从O点运动 到C点，重力势能减小 J,重锤经 过C点时的速度 m/s,其动能增 加 J.(保留三位有效数字) 2 cm 43.649.6 56.1 62.8 图2 3.利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实 验装置如图甲所示.水平桌面上固定一 倾斜的气垫导轨，导轨上有一装有长方 形挡光片的滑块，总质量为M,滑块左 端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳和一 质量为m的小球相连.导轨上的B点有 一光电门，可以测量挡光片经过光电门 的时间t.实验时滑块由A处静止释放， 用L表示A、B两点间的距离，d表示挡 光片的宽度， 光电门 ⊙) 2/(ms-1)2 挡光片 4.5 M L/m 0.50 甲 乙 (1)某次实验导轨的倾角为0，设重力加 速度为g,则滑块从A点到通过B点时 m和M组成的系统的动能增加量△E 三 ,系统的重力势能减少量 AE。 ,在误差允许的范围内，若 △E=△E。,则可认为系统的机械能守恒. (2)设滑块经过B点的速度为v,某同学 通过改变A、B间的距离L,测得倾角= 37时滑块的一L的关系如图乙所示，并 测得M=0.5m,则重力加速度g= m/s(结果保留两位有效数字). 第八章机械能守恒定律 4.用“落体法”验证机械 打点 能守恒定律时，利用了 计时器 一纸带 如图1所示的装置，完 干夹子 成了如下操作： 接电源名重物 将连接重物的纸带穿 过打点计时器的限位 孔，接通电源，待打点 计时器工作稳定后，释 图1 放纸带，重复多次操作，从其中挑选出 一条打点比较清晰的纸带，如图2所 示.在纸带上选取一系列的计数点0、1、 2、·、6,已知两相邻计数点间还有一个 点，并用刻度尺依次测出相邻两计数点 间的距离为h1、h2、h3、h5、h6,重力加速 度用g表示 0.1.2.3.4·5· 图2 (1)根据所学的知识分析下列选项，其 中符合事实的为 A.图1中的打点计时器所用的电源为 频率为50Hz的交流电 B.接通电源前，应使重物远离打点计时 器，并保持纸带竖直 C.由于纸带和打点计时器之间存在摩 擦力，因此为了减少摩擦力所做的 功，应选取较短的纸带 D.在处理实验数据时，必须测出重物的 质量 E.实验时应选用体积较小、密度较大的 重物 (2)如果重物的质量用表示，打点计 时器的打点频率用f表示，则打点计时 器从打下计数点1到打下计数点5的 过程中，重物动能的增加量为 重力势能的减少量为 (用以上测量数据或已知的物理量表示) 课时作业乡 (3)假设以O点所在的 ↑△E 水平面为重力势能的 零势能面，求出打下1、。 纠错空间 2、3、4、5、6点时重物的 重力势能的和动能的 图3 值，以重力势能的减少 量和动能的增加量为纵坐标，以重物下 落的高度为横坐标，在图3中描绘出的 图线为A、B,则动能的增加量与下落高 度的关系图线为 (选填“A”或 “B”).两图线没有重合的原因是 5.某同学做验证机械能守恒定律实验时， 不慎将一条挑选出的纸带的一部分损 坏，损坏的是前端部分.剩下的一段纸带 上各相邻点间的距离已测出标在图中，单 位是cm.打点计时器工作频率为50Hz, 重力加速度g取9.8m/s2. 方法总结 123 4 2.83.23.64.0 4.3 (1)重物在2点的速度v2= 在5点的速度V= ,此过程中 动能增加量△E= ,重力势能 减少量△E。= .由以上可得出 实验结论是 (2)重物获得的动能往往 (A. 大于B.小于C.等于)减少的重力势能， 实验中产生系统误差的原因是 (3)根据实验判断下列图像正确的是 (其中△Ek表示重物动能的变化量，△h 表示物体下落的高度) △E △ △E △E 40 460 P △h巴物理 5.[解析](1)根据匀变速直线运动的规律，可以求出重 物在2点的速度=2.8十3,2)X10 2×0.02 -m/s=1.50m/s 重物在5点的速度线=4.0十43)X102 2×0.02 m/s=2.075m/s, 所以动能增加量为△R=子m暖-之m时≈1.03mJ,重 1 物从2点到5，点，重力势能减少量为△E。=mgh25=mX 9.8×(3.2+3.6十4.0)×102J≈1.06mJ,由以上可得 出实验结论为：在误差允许的范围内，机械能守恒 (2)由于纸带受到摩擦力作用，需克服摩擦力做功，所以 获得的动能小于减少的重力势能： (3)重物机械能守恒，重物减少的重力势能转化为增加 的动能，即△Ek=mg△h,可见重物增加的动能与下落的 距离成正比，选项C正确. [答案](1)1.50m/s2.075m/s1.03mJ 1.06mJ在误差允许的范围内，机械能守恒 (2)B纸带受到摩擦力作用(3)C 章末易错点突破（四） 纠错训练 1.C[由乙图可知图线坐标轴所围成的面积表示力F做 的功，故w=平Fnx] 2.解析：拖车对绳子做的功等于绳子对重物做的功. 以重物为研究对象，由于整个过程中重物匀速运动，所 以绳子的拉力Fr=G. 重物上升的距离！等于滑轮右侧后来的绳长OB减去开 始时的绳长OA,则有1=、 =s(1-cos0) sin a tan sin 所以绳子对重物做功为W=Gl=1二cos G. sin 拖车对绳子做的功等于绳子对重物做的功，等于 s(1-cos0DG】 sin 0 答案：1cos2G sin 0 3AC[据F=知，汽车连度增大，牵引力F减小，加连 度减小，故汽车做加速度减小的加速运动，最后匀速时， PP F=F,最大速度m=卢=厅，选项A,C正确，选项B, D错误.] 4.解析：(1)汽车匀速行驶时，牵引力F等于阻力F:,即F =F,又P=Fu,代入数据得v=30m/s. (2)设y1=20m/s时汽车牵引力为F1,则P=F1U1,根 据牛顿第二定律F1一F:=ma,代入数据得a =0.2m/s2. 答案：(1)30m/s(2)0.2m/s 5.B[物体从A→B→C全过程由动能定理得：mgh一W: =0 ① ·7 必修第二册 1 从C→B→A再由动能定理得：-W:-mgh=0一之mu, ② 联立①②两式解得v=2√gh,故B正确.] 6.C[全过程使用动能定显：w,一w:十mgh=乞m,代 入数值解得：v=8√2m/s,故C项正确.] 7.C[设小球运动到c点的速度大小为，则对小球由a 1 到c的过程，由动能定理有F·3R-mgR=之mU,又F =g,解得1=2√gR.小球离开c点后，在水平方向做 初速度为零的匀加速直线运动，竖直方向在重力作用下 做匀减速直线运动，由牛顿第二定律可知，小球离开c,点 后水平方向和竖直方向的加速度大小均为g,则由竖直 方向的运动可知，小球从离开〔点到其轨迹最高点所需 时间为1之√尽在水平方向的位移大小为 g g=2R由以上分析可知，小球从口点开始运动到其 1 轨迹最高点的过程中，水平方向的位移大小为5R,则小 球机械能的增加量为△E=F·5R=5mgR,C正确，A、 B、D错误，门 8.BC[若斜面光滑，则上滑时的加速度为a=gsin30°= 0.5g,因加速度为0.8g,可知物体受到向下的摩擦力，则 上滑过程中机械能不守恒，选项A错误，物体重力势能 增加了mgh,选项B正确；根据牛顿第二定律：mgsin30° 十f=ma,解得f=0.3mg;由动能定理：Eo=mgh十f· sin30=1.6mgh,选项C正骑；物体机械能损失△E= h ∫sin30=0.6mgh,选项D错误.] 高考真题练 1.BC[A、B.动车的功率恒定，根据P=Fv可知动车的 牵引力减小，根据牛顿第二定律得F幸一F=ma,可知动 车的加速度减小，所以动车做加速度减小的加速运动，A 错误，B正确；C.当加速度为0时，牵引力等于阻力，则额 定功率为P=Fu,C正确；D.动车功率恒定，在t时间 内，牵引力做功为W=Pt,根据动能定理得Pt一Fs= 之m-合md,D错误，故选B,C] 1 2.AB[A.下滑5m的过程中，重力势能减少30J,动能 增加10J,减小的重力势能并不等于增加的动能，所以机 械能不守恒，A正确；B.斜面高3m、长5m,则斜面倾角 为日=37°.令斜面底端为零势面，则物块在斜面顶端时的 重力势能mgh=30J,可得质量m=1kg,下滑5m过程 中，由功能原理，机械能的减少量等于克服摩擦力做的 功mg cos日·s=20J,求得u=0.5,B正确；C.由牛顿第 二定律mg sin0-fangcos0=ma,求得a=2m/s2,C错误； D.物块下滑2.0m时，重力势能减少12J,动能增加4J, 所以机械能损失了8J,D选项错误.故选A、B.门