2018届高考物理一轮复习第六章机械能第12讲：实验：验证机械能守恒（参考答案）
一、知识清单 1． 【答案】 2． 【答案】 3． 【答案】 二、例题精讲
4． 【答案】 (1)D (2)32g(s0＋s1)＝f2(s1＋s2)2 打点计时器有阻力作用，阻力对纸带做负功
11
【解析】 (1)该实验中需要验证的是mgh＝mv2，化简可得gh＝v2，因此只需要了解h和各点的瞬时速度，
22h用刻度尺直接测量即可，而v需根据匀变速直线运动的规律求解．则本题的正确选项为D. (2)由运动学的规律可知vC＝vAE＝
－
sAEs1＋s2?s1＋s2?f1
＝＝，测量可得sOC＝s0＋s1，代入gh＝v2，整理可得32g(s0tAE442
f
＋s1)＝f2(s1＋s2)2；由于纸带在运动的过程中要受到来自打点计时器的阻力，而阻力对纸带做负功，因此物体的动能增加量略小于重力势能的减少量．
5． 【答案】(1)甲 (2)①打点计时器接了直流电源 ②重锤离打点计时器太远 (3)4.8 m/s2 乙
【解析】由于乙中的阻力不能忽略，所以用甲方案好些．由xDF－xBD＝a(2T)2，得a＝4.8 m/s2.若用自由落体实验测得物体的加速度应接近于9.8 m/s2，所以该纸带是采用乙方案得到的．
1?hC－hA?2m? (4)C (5)该同学的判断依据不正确．在重物下落h2??2T?
f1
g－?h.由此可知，v2-的过程中，若阻力f恒定，有mgh－fh＝mv2－0解得v2＝2?h图象就是过原点的一条直?m?26． 【答案】 (1)A (2)AB (3)－mghB
线．要想通过v2-h图象的方法验证机械能是否守恒，还必须看图象的斜率是否接近2g. 【解析】 (1)由机械能守恒定律可知，动能的减少量和重力势能的增加量相等，选项A正确． (2)需要用低压交流电源接电磁打点计时器，需要用刻度尺测量纸带上点迹间距离．选择A、B.
1
(3)ΔEp＝－mghB，ΔEk＝mv2
2BhC－hA
由匀变速直线运动规律可知，vB＝
2T1?hC－hA?2
代入可得，ΔEk＝m?.
2?2T??
(4)由于空气阻力和摩擦阻力的影响，有一部分重力势能会转化为热能．选项C正确． 7． 【答案】(1)2.40 (2)0.576 0.588 结论见解析 (3)9.70 h45＋h56
【解析】(1)v5＝ 2T＝
0.2160＋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．
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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.
8． 【答案】 (1)B (2)1.50(1.49～1.51 都算对)1．50(1.49～1.51 都算对) (3)不同意，因为空气阻力会造成ΔEk小于ΔEp，但表中ΔEk大于ΔEp. (4)分别测出光电门和球心到悬点的长度L和l，计算ΔEk时，将v
l
折算成钢球的速度v′＝v.
L
－2
d1.50×10 m
【解析】 读数时要注意最小分度是1毫米，要估读到最小分度的下一位，速度v＝＝＝1.50 m/s.
t1.00×10－2 s
(3)因为空气阻力会使动能的增加量ΔEk小于重力势能的减少量ΔEp，但表中ΔEk大于ΔEp，所以不同意他的观点．
(4)据图可看出，光电门计时器测量的是遮光条经过光电门的挡光时间，而此时遮光条经过光电门时的速度比小球的速度大，因为它们做的是以悬点为圆心的圆周运动，半径不等，所以速度不能等同，而这位同学误以为相同，从而给实验带来了系统误差．改进方法：根据它们运动的角速度相等，分别测出光电门和球心到悬点的
l
长度L和l，计算ΔEk时，将v折算成钢球的速度v′＝v.
L
b
9． 【答案】 (1)3.85 mm (2)
t?m＋M?b2M(3)、(m－)gd (4)9.6 22t2
【解析】 (1)宽度b的读数为：3 mm＋17×0.05 mm＝3.85 mm；
(2)由于光电门的宽度b很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度．
b
滑块通过光电门B速度为：vB＝；
t1b2?m＋M?b
(3)滑块从A处到达B处时m和M组成的系统动能增加量为ΔEk＝(M＋m)()＝
2t2t2M
系统的重力势能减少量可表示为：ΔEp＝mgd－Mgdsin30°＝(m－)gd
2比较ΔEp和ΔEk，若在实验误差允许的范围内相等，即可认为机械能是守恒的．
1M
(4)根据系统机械能守恒有：(M＋m)v2＝(m－)gd
22
Mm－
2
则v2＝2×gd
M＋m
Mm－
2
若v2－d图像，则图线的斜率：k＝2× M＋m
2.4
由图像可知：k＝ 0.5
M＋mk
则有g＝×
M2m－
2代入数据解得g＝9.6 m/s2
命题立意 本题旨在考查验证机械能守恒定律
2
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