实验（一）探究动能定理、实验（二）验证机械能守恒定律

5-5实验(一)探究动能定理、实验(二)验证机械能守恒定律

一、选择题

1．在“验证机械能守恒定律”的实验中，下列物理量中需要用工具测量的有( ) A．重锤的质量 B．重力加速度 C．重锤下落的高度

D．与重锤下落高度对应的重锤的瞬时速度 [答案] C

[解析] 由机械能守恒定律列方程，等式两边都有质量可消去，故不用测质量，只需测重锤下落高度，计算出对应点的速度，故选C。

2．(2012·哈师大附中高三联考三)如图所示，在“探究功与速度变化的关系”的实验中，下列做法能够实现橡皮筋对小车做功整数倍变化的是( )

A．释放小车的位置等间距的变化

B．橡皮筋两端固定，使橡皮筋的伸长量依次加倍 C．橡皮筋两端固定，使橡皮筋的长度依次加倍 D．增加相同橡皮筋的条数，使小车每次从同一位置释放 [答案] D

[解析] 本题考查对“探究功与速度变化的关系”实验的理解。橡皮筋相同，增加其条数，并且每次从同一位置释放可保证做功成整数倍增加。本题难度易。

3．某同学在做利用橡皮筋探究功与速度变化关系的实验时，拖着纸带的小车在橡皮筋的作用下由静止运动到木板底端，在此过程中打点计时器在纸带上打下的相邻点间的距离变化情况是( )

A．始终是均匀的 C．先增大后减小 [答案] D

[解析] 橡皮筋对小车作用过程中小车速度增大，所以点间距增大，当小车离开橡皮筋

B．先减小后增大 D．先增大后均匀不变

后做匀速直线运动，点的间距不再变化，所以选D。

4．用如图所示实验装置来验证机械能守恒定律时，某同学的以下说法中正确的是( )

A．必须用秒表测出重物下落的时间

B．实验操作时，注意手提着纸带使重物靠近计时器，先接通计时器电源，然后松开纸带

C．如果打点计时器不竖直，重物下落时，其重力势能有一部分消耗在纸带摩擦上，就会造成重力势能的变化小于动能的变化

D．验证时，可以不测量重物的质量或重力 [答案] BD

[解析] 因为实验中运用打点计时器， 不需要测时间，A错误；打点计时器不竖直，重物下落时，其重力势能有一部分消耗在纸带摩擦上，造成重力势能的减少大于动能的增量，C错误；实验时，为节约纸带，便于测量，应使重物靠近计时器，应先通电后放手，B正确；因为动能和势能表达式中都含有质量，可以消去，故不需测质量，D正确。

5．“验证机械能守恒定律”的实验中，使用电磁式打点计时器(所用交流电的频率为50Hz)，得到如图所示的纸带。图中的点为计数点，相邻两计数点间还有四个点未画出来，下列说法正确的是( )

A．实验时应先放开纸带再接通电源 B．(s6－s1)等于(s2－s1)的6倍 C．由纸带可求出计数点B对应的速率

D．相邻两个计数点间的时间间隔为0.02s [答案] C

1

[解析] 使用打点计时器时应先接通电源后松开纸带，选项A错；T＝5×s＝0.1s，s6

50－s1＝5aT2，s2－s1＝aT2，所以(s6－s1)＝5(s2－s1)，选项BD错误；由于s2、s3已知，计数点间的时间T＝0.1s，所以可求得计数点B对应的速度，选项C正确。

二、非选择题

6．(2012·乌鲁木齐高三二次测验)某同学用下面的方法做“探究功与速度变化的关系”的实验。

将木板固定在水平的桌面上，在木板虚线PP′上钉两个钉子，木块上钉一个钉子，橡皮筋两端分别固定在木板的钉子上。现将木块拉至虚线OO′处，释放木块，设其前端到达PP′时速度为v，木块离开橡皮筋后滑行的距离为s。

(1)如果用一根橡皮筋将木块拉到OO′处，释放木块，橡皮筋对木块做的功为W，那么，当把三根相同的橡皮筋并起来将木块拉到OO′处，释放木块，橡皮筋对物体所做的功为________；(图中两虚线间距离很小，摩擦不计)

(2)用1,2,3,4,5根橡皮筋分别对木块做功，测得木块离开橡皮筋后滑行的距离为s1，s2，s3，s4，s5。以橡皮筋对木块做的功W为纵坐标，以滑行的距离s为横坐标，作出W－s图象是过原点的直线，那么W与v的关系是________。

[答案] (1)3W (2)W∝v2

[解析] (1)用相同的橡皮筋，把木块拉到相同的位置，当木块运动到OO′处时，每根橡皮筋做功相等，所以用三根橡皮筋时橡皮筋对物块做的总功为3W；(2)W－s图象是一条过原点的倾斜直线，可得W∝s，物块滑行的过程中做匀减速运动，由运动学公式可得v2＝2as，v2∝s，由数学知识可得W∝v2。

7．(2013·广东汕头)某同学利用图甲中器材验证机械能守恒实验。如图乙是该实验得到的一条点迹清晰的纸带，现要取A、B两点来验证实验，已知打点计时器每隔0.02s打一个点。(计算结果保留三位有效数字)

请回答下列问题：

(1)可以判断，连接重物的夹子应夹在纸带的________端(填“左”或“右”)； (2)若x2＝4.80cm，则在纸带上打下记数点B时的速度vB＝________m/s。 (3)若x1数据也已测出，则实验还需测出物理量为________。

(4)若分析实验结果发现重物下落过程中减少的重力势能明显大于其增加的动能，则可能的原因是：________。

[答案] (1)左 (2)1.20 (3)AB之间的距离hAB (4)重物的质量太小或摩擦阻力太大 [解析] (1)物体做自由落体运动，速度越来越大，相等时间内的位移越来越大，则夹子应夹在纸带的左端。

(2)打下B点时的速度

2

x24.80×10vB＝＝＝1.20m/s。

2T0.04

－

(3)A到B的过程，机械能守恒， 112则mghAB＝mv2B－mvA， 22还需要测AB之间的距离hAB。

(4)重物的质量太小或摩擦阻力太大而不能忽略，重物下落过程中减少的重力势能明显大于其增加的动能。