2020-2021学年高中物理新人教版必修第二册 8.5实验：验证机械能守恒定律 课时作业11（含解析）.docVIP

2020-2021学年人教版（2019）必修第二册 8.5实验：验证机械能守恒定律 课时作业11（含解析） 1．某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律，频闪仪每隔0.05s闪光一次，如图所标数据为实际距离，该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表：（当地重力加速度取9.8m/s2，小球质量m=0.2kg，结果保留3位有效数字） 时刻 t2 t3 t4 t5 速度（m/s） 4.99 4.48 3.98 (1)由频闪照片上的数据计算t5时刻小球的速度v5=________m/s； (2)从t2到t5时间内，重力势能增量=________J，动能减少量=________J； (3)在误差允许的范围内，若与近似相等，即可验证了机械能守恒定律。由上述计算得_______（选填“>”“<”或“=”），造成这种结果的主要原因是：____________。 2．某同学用如图甲所示的实验装置，通过重物自由下落运动验证机械能守恒定律。 (1)实验过程中他进行了如下操作，其中操作不当的步骤是_____； A．将打点计时器接到直流电源上 B．先释放纸带，后接通电源 C．在纸带上选取适当的数据点，并测量数据点间的距离 D．根据测量结果计算重物下落过程中减少的重力势能及增加的动能 (2)图乙是正确操作后得到的一条纸带。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sA、sB、sC。已知重物质量为m，当地重力加速度为g，打点计时器的打点周期为T。从打下O点到打下B点的过程中，重物重力势能的减少量________，动能的增加量________； 1 2 3 4 5 (×10-2J) 4.9 9.8 14.7 19.6 29.4 (×10-2J) 5.0 10.1 15.1 20.0 29.8 (3)利用同一条纸带上的多个数据点进行计算并将计算结果填入下表（为便于比较，表中数据均保留一位小数）。分析数据后他发现表中的与之间存在差异，认为这是由于阻力的影响造成的。他的观点是否正确？请说明你的观点及判断依据_______________。 3．某同学用如图所示的装置验证机械能守恒定律。一根细线系住钢球，悬挂在铁架台上，钢球静止于A点，光电门固定在A的正下方。在钢球底部竖直地粘住一片宽度为d的遮光条。将钢球拉至不同位置由静止释放，遮光条经过光电门的挡光时间t可由计时器测出，取v＝作为钢球经过A点时的速度。记录钢球每次下落的高度h和计时器示数t，计算并比较钢球在释放点和A点之间的势能变化大小ΔEp与动能变化大小ΔEk，就能验证机械能是否守恒。 （1）用ΔEp＝mgh计算钢球重力势能变化的大小，式中钢球下落高度h应测量释放时的钢球球心到________之间的竖直距离。 A．钢球在A点时的顶端 B．钢球在A点时的球心 C．钢球在A点时的底端 （2）用ΔEk＝mv2计算钢球动能变化的大小，用刻度尺测量遮光条宽度，示数如图所示，测量中，计时器的示数为0.010 0 s，则钢球的速度为v＝________m/s（本小题结果保留3位有效数字）。 （3）下表为该同学的实验结果： ΔEp/(×10－2 J) 4.892 9.786 14.69 19.59 29.38 ΔEk/(×10－2 J) 5.04 10.1 15.1 20.0 29.8 他发现表中的ΔEp与ΔEk之间存在差异，认为这是由于空气阻力造成的。你是否同意他的观点？请说明理由。__________。 （4）请你提出一条减小上述差异的改进建议。_______。 4．图甲为验证机械能守恒定律的实验装置，通过电磁铁控制的小铁球从A处自由下落，毫秒计时器(图中未画出)记录下小铁球经过光电门B的挡光时间t，小铁球的直径为d，用作为球经过光电门时的速度，重力加速度为g。 ①用游标卡尺测得小铁球的直径d如图乙所示，则d＝________mm； ②实验中还需要测量的物理量是________； A．A距地面的高度H B．A、B之间的高度h C．小铁的质量m ③要验证小铁球下落过程中机械能是否守恒，只需验证等式_____________是否成立即可(用实验中测得物理量的符号表示)； 5．用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。轻杆两端固定两个大小相等但质量不等的小球P、Q，杆可以绕固定于中点O的水平轴在竖直面内自由转动。O点正下方有一光电门，小球球心可恰好通过光电门，已知重力加速度为g。 （1）用游标卡尺测得小球的直径如图乙所示，则小球的直径为d=_____cm。 （2）P、Q从水平位置由静止释放，当小球P通过最低点时，与光电门连接的数字计时器显示的挡光时间为=0.01s，则小球P经过最低点时的速度为v=_____m/s。 （3）若两小球P、Q球心间的距离为L，小球P的质量是小球Q质量