高一物理提高：实验探究动能定理和验证机械能守恒(答案)

高一物理提高：实验探究动能定理和验证机械能守恒（参考答案）

一、实验题

1． 【答案】 (1)CD (2)0.81

【解析】 (1)打点计时器必须用交流电，A项错误；实验仪器安装时，必须平衡摩擦力，B项错误；每次实验小车必须从同一位置由静止弹出，C项正确；根据所得数据分别作出橡皮筋所做的功W与小车获得的最大速度或小车获得的最大速度的平方、立方等图象，找出合力做的功与物体速度变化的关系，D项正确． x1.62×10－

(2)小车获得的最大速度v＝＝ m/s＝0.81 m/s.

t0.02

2． 【答案】(1)0.196 0.100 (2)①小车质量没有远大于钩码质量 ②没有平衡摩擦力

【解析】 (1)拉力F＝Mg＝0.050×9.8 N＝0.49 N，拉力对小车做的功W＝Fs＝0.49×0.400 J＝0.196 J，小车动能

11

的增量ΔEk＝mv2＝×0.200×1.002 J＝0.100 J.

22(2)误差很大的可能原因：①小车质量不满足远大于钩码质量；②没有平衡摩擦力．

1hC－hA2

3． 【答案】 ①A ②AB ③－mghB，m() ④C ⑤该同学的判断依据不正确

22T

1

【解析】 ①根据机械能守恒定律，可得mgh＝mv2－0，故需要比较动能变化量与势能变化量，A项正确；

2②电磁打点计时器使用的是交流电源，故A项正确；因为在计算重力势能变化量时，需要用到纸带上两点之

1

间的距离，所以还需要刻度尺，故B项正确；根据mgh＝mv2－0可得等式两边的质量抵消，故不需要天平，

2C项错误；③重力势能改变量为Ep＝－mghB，由于下落过程中是匀变速直线运动，所以根据中间时刻速度规hC－hA11hC－hA2

律可得B点的速度为vB＝，所以ΔEk＝mvB2＝m()；④实验过程中存在空气阻力，纸带运动过

2T222T程中存在摩擦力，C项正确；⑤该同学的判断依据不正确，在重物下落h的过程中，若阻力f恒定，根据mgh

1f

－fh＝mv2－0?v2＝2(g－)h可知，v2-h图像就是过原点的一条直线．要想通过v2-h图像的方法验证机械能

2m是否守恒，还必须看图像的斜率是否接近2g. 4． 【答案】(1)A、B两光电门之间的距离s 1dd

(2)mgs＝(M＋m)()2－()2

2ΔtBΔtA

【解析】解析 (1)本题要验证从A到B的过程中，滑块机械能守恒，则要证明动能的增加量等于重力势能的减小量，所以要求出此过程中，重力做的功，则要测量A、B两光电门之间的距离s； (2)由于光电门的宽度d很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度．

dd

滑块通过光电门B速度为：vB＝；滑块通过光电门A速度为：vA＝，

ΔtBΔtB滑块从A处到达B处时m和M组成的系统动能增加量为：

1dd

ΔE＝(M＋m)解析()2－()2；

2ΔtBΔtA系统的重力势能减少量可表示为：ΔEp＝mgs

1dd

则实验测得的这些物理量若满足表达式mgs＝(M＋m)解析()2－()2，则可验证系统机械能守恒定律．

2ΔtBΔtA5． 【答案】(1)2.40 (2)0.576 0.588 结论见解析 (3)9.70

2

第 1 页，共 2 页

h45＋h56

【解析】(1)v5＝ 2T0.2160＋0.2640＝ m/s＝2.40 m/s.

2×0.1

(2)在打点0～5过程中系统动能的增量[来源:学+科+网] 12

ΔEk＝(m1＋m2)v5＝0.576 J

2系统势能的减少量

ΔEp＝m2gh05－m1gh05＝0.588 J.

由此得出：在误差允许的范围内，m1、m2组成的系统机械能守恒．

115.82

(3)由(m2-m1)gh＝(m1+m2)v2可知，v2－h图象的斜率为当地重力加速度g，由题图可知，g＝ m/s2＝9.70

220.60

2m/s.

第 2 页，共 2 页