第九节 实验：验证机械能守恒定律 课后作业
1．(注意事项)在“验证机械能守恒定律”实验中，纸带将被释放瞬间的四种情况如照片所示，其中最合适的是( )
答案 D
解析 A、B纸带弯折会产生很大的摩擦阻力，B、C重锤起始位置离打点计时器太远，D中操作最合适，选D。
2．(误差分析)用图所示装置验证机械能守恒定律，由于电火花计时器两限位孔不在同一竖直线上，使纸带通过时受到较大的阻力，这样实验造成的结果是( )
A．重力势能的减少量明显大于动能的增加量 B．重力势能的减少量明显小于动能的增加量 C．重力势能的减少量等于动能的增加量 D．以上几种情况都有可能
答案 A
解析 由于重物下落时要克服阻力做功，重物减少的重力势能转化为重物的动能和系统的内能，故重力势能的减少量大于动能的增加量，A正确。
3．(实验原理)在“验证机械能守恒定律”的实验中，下列物理量中需要直接测量的是( )
A．重物的质量 B．重力加速度 C．重物下落的高度
D．重物下落某一高度所对应的瞬时速度 答案 C
解析 重物的质量不需要测量；重力加速度是已知的；重物下落的高度需要测量；瞬时速度是根据纸带上的数据计算得出的。故应选C。
第九节 实验：验证机械能守恒定律 课后作业
4．(数据处理)(多选)如图所示是用自由落体法验证机械能守恒定律时得到的一条纸带，有关尺寸在图中已注明。我们选中n点来验证机械能守恒定律，下面举出一些计算n点速度的方法，其中正确的是( )
A．vn＝gnT B．vn＝g(n－1)T C．vn＝答案 CD
解析 直接利用重力加速度g来计算n点速度，相当于用机械能守恒定律验证机械能守恒定律，A、B均错误；n点的速度等于n－1到n＋1两点间的平均速度，故C、D正确
5．(实验原理)在研究重物自由下落过程中机械能守恒的实验中，得到如图所示的一条纸带，该纸带上最初打出的几个点不清楚，纸带上留下的是最后面的一些点。算出打下B、C两点时重物的速度分别是vB、vC，测得B、C两点间的距离为h，那么验证机械能守恒的表达式可写为( )
sn＋sn＋1hn＋1－hn－1
D．vn＝ 2T2T
1212
222A．gh＝v2C－vB B．gh＝vC－vB C．vC＝vB＋gT D．vB＋vC＝2gh 22答案 B
解析 从B运动到C的过程中，重力势能的减少量为ΔEp＝mgh，
1212
动能的增加量为ΔEk＝mvC－mvB，所以验证机械能守恒的表达式为
2212121212
mgh＝mvC－mvB，即gh＝vC－vB，B正确。
2222
6．(实验原理和注意事项)(多选)在“验证机械能守恒定律”的实验中，有关重物的质量，下列说法正确的是( )
A．应选用质量较大的重物，使重物和纸带所受的重力远大于它们所受的阻力 B．应选用质量较小的重物，使重物的惯性小一些，下落时更接近于自由落体运动 C．不需要称量重物的质量
D．必须称量重物的质量，而且要估读到0.01 g
第九节 实验：验证机械能守恒定律 课后作业
答案 AC
解析 本实验依据的原理是用重物自由下落验证机械能守恒定律，因此重物的质量应取得大一些，以便系统所受的阻力和重物的重力相比可以忽略不计，保证重物做自由落体运动。对做自由落体运动的物体来说，物体的机械能守恒，即重力势能的减小量等于其动能的增加1量，设重物质量为m，下落高度为h时的速度为v，则有mv2＝mgh，约去m后，有v2＝2gh。
2分别计算对应的v2和2gh，看它们在误差允许范围内是否相等，即可验证机械能守恒定律是否成立。故选A、C。
7．(数据处理)用落体法验证机械能守恒定律的实验中得到如图所示纸带。根据纸带算出v2
相关各点的速度v，测量出下落距离h，则以为纵轴，以h为横轴画出的图象应是( )
2
答案 C
v2v212
解析 由机械能守恒定律得mgh＝mv，得＝gh，可以看出与h成正比例关系，图
222线是过原点的直线，故C正确。
8．(数据处理)在“用自由落体法验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器所接交流电频率为50 Hz，当地重力加速度g＝9.80 m/s2。实验选用重锤质量为m(kg)，从所打纸带中选择一条合适的纸带，如图所示。O是打下的第1点，纸带上连续的点A、B、C、D至第1点O的距离如图所示，则重锤从O运动到C，重力势能减少________。打下C点时重锤的速度为________m/s。其动能增加________。
答案 5.50m J 3.3 5.45m J 解析 重锤从O运动到C，重力做功 WG＝mg·hOC＝9.80m×56.1×10－2 J≈5.50m J
xBD?62.8－49.6?×102
故重力势能减少5.50m J，重锤过C点时速度：vC＝＝ m/s＝3.3 m/s，
2T2×0.02
－
第九节 实验：验证机械能守恒定律 课后作业 121增加的动能ΔEk＝mvC＝m×3.32 J≈5.45m J
22
9．(综合)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并标在图中，单位是cm。打点计时器工作频率为50 Hz，重力加速度g取9.8 m/s2。
(1)设重物质量为m(kg)，重物在2点的速度v2＝________，在5点的速度v5＝________，此过程中动能增加量ΔEk＝________，重力势能减少量ΔEp＝________。由以上可得出实验结论：________________________________。
(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象正确的是(其中ΔEk表示重物动能的变化量，Δh表示物体下落的高度)( )
答案 (1)1.50 m/s 2.075 m/s 1.03m J 1.06m J 在误差允许的范围内，机械能守恒
(2) B 重物下落时要克服阻力做功 (3) C
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＋3.2?×10－2v2＝ m/s＝1.50 m/s，
2×0.02
?4.0＋4.3?×10－2
重物在5点的速度v5＝ m/s＝2.075 m/s，
2×0.021212
所以动能增加量为ΔEk＝mv5－mv2≈1.03m J，
22
重物从2点到5点，重力势能减少量为ΔEp＝mgh25＝1.06m J， 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)由于重物下落时要克服阻力做功，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ΔEk＝mgΔh，可见重物增加的动能与下落的高度成正比，C正确。
10．(实验创新)用如图甲所示的实验装置验证质量分别为m1、m2的物体组成的系统机械能守恒。物体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
第九节 实验：验证机械能守恒定律 课后作业
迹进行测量来验证机械能是否守恒。如图乙所示是实验中获取的一条纸带，0点是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点未画出，计数点间的距离如图所示。已知m1＝50 g，m2＝150 g，打点计时器的工作频率为50 Hz。(g取10 m/s2，结果保留两位有效数字)
(1)下面列举了该实验的几个操作步骤：
A．按照图示的装置安装器件 B．将打点计时器接到直流电源上 C．先释放m2，再接通电源打出一条纸带 D．测量纸带上某些点间的距离
E．根据测量的结果，分别计算系统减少的重力势能和增加的动能 其中操作不当的步骤是________(填选项对应的字母)； (2)在纸带上打下计数点5时的速度v＝________ m/s；
(3)在打点0～5过程中系统动能的增加量ΔEk＝________ J，系统重力势能的减少量ΔEp
＝________ J，由此得出的结论是____________________；
v2
(4)若某同学作出-h图象如图所示，写出计算当地重力加速度g的表达式________，并
2计算出当地的实际重力加速度g＝________ m/s2。
答案 (1)BC (2)2.4 (3)0.58 0.60 在误差允许的范围内，m1、m2组成的系统机械能守恒
?m1＋m2?v2
(4)g＝ 9.7
2h?m2－m1?
解析 (1)在实验过程中，应将打点计时器接到交流电源上，B错误；应先接通电源，待打点计时器工作稳定后再释放m2，C错误
(2)在纸带上打下计数点5时的速度v＝
21.60＋26.40
×10－2 m/s＝2.4 m/s
2×0.1
实验：验证机械能守恒定律(课后作业解析word)
